Общая характеристика типа членистоногие
Характерные черты типа
Характерные черты типа: развитие из трех зародышевых листков, двусторонняя симметрия тела, гетёрономная сегментация, отделы тела: голова, грудь и брюшко, имеются членистые конечности, наружный хитиновый скелет, поперечно-полосатая мускулатура, смешанная полость тела, наличие систем органов: пищеварительной, выделительной, нервной, кровеносной, дыхательной, половой.
Внешнее строение
Размеры колеблются от 0,1 мм до 1 м. Характерна гетерономная сегментация тела – сегменты имеют различное строение и выполняют разные функции. Сегменты объединяются и образуют отделы тела: голову, грудь, брюшко у насекомых, головогрудь и брюшко у пауков и раков. Клещи имеют тело, не разделенное на отделы. На голове находятся органы чувств (глаза, усики и др.) и ротовой аппарат. На груди располагаются основные двигательные конечности, а у насекомых и крылья.
Покровы тела
Покровы тела представлены многослойной кутикулой, являющейся производной гиподермы (кожного эпителия). Кутикула имеет плотную консистенцию благодаря хитину – полисахариду, содержащему атомы азота и похожему по структуре на целлюлозу. Хитин может быть пропитан солями кальция (панцирь высших ракообразных) или белками (насекомые). Хитиновый покров придает телу определенную форму, выполняет защитную функцию и является наружным скелетом – к его внутренней поверхности прикрепляются пучки поперечно-полосатой мускулатуры, которые обеспечивают интенсивные движения. Хитиновый покров нерастяжим, поэтому рост членистоногих происходит в период линьки – сбрасывание старой и образование новой хитинизированной кутикулы (периодический рост).
Органы движения
Органы движения – членистые конечности, которые состоят из члеников, представляя собой многоколенные, очень псдвижные рычаги. У примитивных членистоногих каждый членик тела имеет пару конечностей. В процессе эволюции часть конечностей была утрачена, другие специализировались для выполнения определенной функции и преобразовались в органы чувств, ротовые органы, ходильные и плавательные конечности, органы дыхания, паутинные бородавки и др.
Полость тела
Полость тела смешанная (миксоцель), образуется при слиянии участков первичной и вторичной полостей. Полость заполнена жидкостью – гемолимфой.
Пищеварительная система
Пищеварительная система имеет 3 отлела – передний (рот, глотка, пищевод, иногда зоб, желудок), средний (средняя кишка) и задний (задняя кишка и анальное отверстие). Передний и задний отделы имеют кутикулярную выстилку. Рот окружен видоизмененными конечностями ротовым аппаратом, который специализирован к определенному виду пищи (грызущий, лижущий, сосущий, колюще-сосущий и др.). Развиты пищеварительные железы (слюнные, печень).
Выделительная система
Выделительная система представлена видоизмененными метанефридиями (зеленые и коксальные железы) или мальпигиевыми сосудами (выросты кишечника). У насекомых в выделении участвует жировое тело (почка накопления).
Нервная система
Нервная система содержит укрупненный головной ганглий («головной мозг»), окологлоточное нервное кольцо и брюшную нервную цепочку. Возможно слияние нервных ганглиев. Хорошо развиты разнообразные органы чувств: зрения, вкуса, осязания, обоняния, слуха и равновесия.
Кровеносная система
Кровеносная система незамкнутая. Центральный пульсирующйй орган – сердце, расположен на спиной стороне тела. Сердце обычно имеет вид многокамерной трубки с парными боковымй отверстиями (остиями), через которые гемолимфа из околосердечной сумки, сообщающейся с полостью тела, поступает в сердце. Из сосудов, отходяших от сердца, гемолимфа изливается в полость тела и омывает внутренние органы и органы дыхания, где она насыщается кислородом. Затем насыщенная кислородом гемолимфа вновь поступает в сердце и сосуды. Гемолимфа – бесцветная жидкость, которая одновременно выполняет функции крови и полостной жидкости. Иногда она окрашена в красный (гемоглобин) или в голубой (гемоцианин) цвет, обусловленный наличием определённого дыхательного пигмента.
Дыхательная система
Дыхательная система у первично-водных членистоногих представлена жабрами – это тонкие листовидные выросты либо пучки нитей‚ расположенные на грудных конечностях, реже – на брюшных. У наземных членистоногих – легочными мешками (видоизмененные конечности, имеющие вид мешковидных впячиваний со складчатыми стенками) и трахеями (ветвящиеся хитиновые трубочки, пронизывающие все тело).
Половая система
Членистоногие раздельнополые. У самок – яичники и яйцеводы, у самцов – семенник, семяпровод и семяизвергательный канал. Хорошо выражен половой диморфизм. Размножение только половое, встречаются партеногенез и живорождение. Развитие может быть прямое, с полным или неполным метаморфозом.
Значение членистоногих
Значение членистоногих:
- важные компоненты биогеоценозов, звенья цепей питания;
- ракообразные являются объектом промысла (омары, крабы, креветки, раки), очищают водоемы от падали, вызывают болезни рыб, являются промежуточными хозяевами гельминтов;
- пауки уничтожают вредных насекомых, их укусы ядовиты (каракурт, тарантул);
- клещи являются паразитами человека и животных, вызывают заболевания и переносят возбудителей болезней;
- насекомые опыляют растения и участвуют в почвообразовании, продукты их жизнедеятельности являются источником пищи (мед), лекарственным сырьем (пчелиный яд, прополис), сырьем для парфюмерной и текстильной промышленности (пчелиное молочко и коконы личинок шелкопряда), переносчики возбудителей заболеваний: тифа (вши), чумы (блохи), малярии (комары), вызывают болезни человека (вши, личинки оводов).
Общая характеристика класса Ракообразные
Количество видов – около 30 — 40 тыс. Среда обитания: морские и пресные водоемы (первично-водные членистоногие), иногда суша (мокрицы). В основном свободноживущие, встречаются прикрепленные формы (морские желуди), редко – паразитические животные (карповая вошь). Размеры тела колеблются в широких пределах – от 0,1 мм (планктонные формы) до 1,5 м (размах клешней камчатского краба).
Отличительные признаки класса
Отличительные признаки класса: тело сегментировано, оно может состоять из различного количества отделов, но чаще – из головогруди и брюшка. Характерны двуветвистые членистые конечности, напоминающие параподии кольчецов, 2 пары антенн (усиков), органы дыхания – жабры, органы выделения – зеленые железы, 5 пар ходильных конечностей.
Низшие ракообразные
Низшие ракообразные (жаброног, каланус, дафния, циклоп). Они входят в состав планктона, некоторые представители ведут придонный образ жизни (есть растительноядные, хищники и паразиты). Характерны небольшие размеры тела, разнообразие по форме тела, числу сегментов и строению конечностей. Тело полупрозрачное, не имеет плотного хитинового панциря. Имеются одноветвистые или двуветвистые конечности на груди. Возможна редукция сосудов, сердца и жабр. Гермафродиты или раздельнополые. Развитие с метаморфозом, личинка – науплиус.
Высшие ракообразные
Высшие ракообразные (омар, лангуст, креветка, краб, рак). Типичный представитель – речной рак. Обитает на дне пресных водоемов с проточной незагрязненной водой, ведет ночной образ жизни.
Внешнее строение
Размеры тела 10 — 20 см, оно состоит из двух отделов: головогруди и брюшка. Передний конец тела заканчивается острым шипом (рострум), по бокам от которого располагаются 2 сложных фасеточных глаза, расположенных на подвижных стебельках.
Отделы тела
Отделы тела состоят из неодинаковых сегментов, каждому из которых соответствует пара членистых конечностей, специализированных к выполнению определенной функции. Сегменты головы несут 5 пар конечностей: антеннулы (органы обоняния), антенны (органы осязания), верхние челюсти, или жвалы (измельчают пищу), и 2 пары нижних челюстей (подают пищу в рот). Сегменты груди несут 8 пар конечностей: 3 пары ногочелюстей (участие в работе ротового аппарата) и 5 пар ходильных ног (передвижение), первая пара ходильных ног преобразована в клешни (защита и нападение). На брюшке 6 пар конечностей: 5 пар плавательных ног (у самца первая и вторая пары – совокупительный орган, у самки плавательные ножки удерживают развивающиеся яйца), конечности шестой пары вместе с седьмым сегментом брюшка (тельсон) образуют хвостовой плавник, при резком движении которого в случае опасности рак скачком отплывает назад.
Покровы тела
Покровы тела представлены хитинизированной кутикулой и гиподермой. Кутикула пропитана углекислым кальцием и образует плотный панцирь или щит (карапакс), который выполняет защитную функцию и является наружным скелетом, так как к нему изнутри прикрепляются пучки поперечно-полосатых мышц. Кутикула речного рака зеленовато-бурого цвета.
Пищеварительная система
Пищеварительная система образована тремя отделами: передним, средним и задним. Передний и задний отделы имеют хитиновую выстилку, являющуюся продолжением кутикулы покровов. Рот окружен 6 парами видоизмененных конечностей, образующими ротовой аппарат: верхние и нижние челюсти, ногочелюсти. Через глотку и узкий пищевод пища (мелкие организмы и разлагающиеся органические остатки) поступает в двухкамерный желудок, в котором имеются кутикулярные зубцы (жевательный отдел), завершающие измельчение пищи, и сито из длинных хитиновых щетинок, обеспечивающее процеживание пищи (цедильный желудок). Средняя кишка имеет боковые выпячивания – печеночные придатки, образующие пищеварительную железу – печень. Печеночными придатками выделяются пищеварительные ферменты, которые расщепляют жиры, белки и углеводы (полостное пищеварение). Клетки печени способны к фагоцитозу, в ней переваривается жидкая пищевая кашица (внутриклеточное пищеварение). Задняя кишка образует прямую трубку, лишенную придатков. Непереваренные остатки пищи удаляются через анальное отверстие, расположенное на тельсоне.
Выделительная система
Органы выделения утратили метамерное расположение, характерное для кольчецов, и представлены парой зеленых желез, расположенных в головном конце тела и открывающихся у основания длинных усиков – антенн. У других ракообразных может быть вторая пара выделительных желез, открывающихся в основании челюстей.
Дыхательная система
Дыхательная система представлена жабрами, которые являются тонкими листовидными выростами первых члеников ходильных ног, расположенными под боковыми складками карапакса в особой жаберной полости, сообщающейся с внешней средой. В жабрах продолжается полость тела.
Кровеносная система
Кровеносная система незамкнутая. Сердце и отходящие от него сосуды расположены на спинной стороне головогруди, над кишечником. Сердце пятиугольной формы, оно окружено околосердечной сумкой и имеет входные отверстия – остии. Из сосудов гемолимфа изливается в полость тела и там постепенно отдает кислород. В жабрах она насыщается кислородом и по особым жаберно-сердечным каналам оттекает в околосердечную сумку. Пигмент гемолимфы гемоцианин содержит медь, поэтому она имеет голубой оттенок.
Нервная система
Нервная система состоит из головного и подглоточного ганглиев, окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки. Характерна концентрация нервных узлов. Хорошо развиты органы зрения – сложные фасеточные глаза, состоящие из множества (до 3 тыс.) мелких глазков. Развиты органы осязания, обоняния и химического чувства (антеннулы и антенны), равновесия (мешочки с песчинками у основания антеннул).
Половая система
Раки раздельнополы, у них выражен половой диморфизм. У самки половая система парная (яичники, яйцеводы), у самца непарная (семенник, семяпровод, семяизвергательный канал). Размножение половое, развитие прямое. Яйца откладываются зимой, выход молоди из яиц происходит в начале лета. Характерна забота о потомстве.
Многообразие ракообразных
Щитни
Щитни – это раки длиной 3-5 см, с округлым панцирем, членистым брюшком, заканчивающимся двумя длинными членистыми отростками и огромным количеством ног (до 70 пар). Обитают в постоянных и временных пресных водоемах. Они хищники, питаются беспозвоночными животными и даже личинками рыб, поэтому, размножаясь в рыбоводных прудах, щитни могут наносить значительный вред. Яйца щитней хорошо переносят высыхание и колебания температуры, легко разносятся ветром.
Дафнии
Дафнии (водяные блохи) – мелкие рачки длиной 2-3 мм, обитающие в различных пресных водоемах. Их тело покрыто панцирем, образующим двустворчатую раковину. На голове у дафний большие двуветвистые антенны, которые рачок использует для движения. Являются фильтраторами. С помощью движений грудных ног создается ток воды через фильтр из хитиновых щетинок, на которых оседают протисты и органические частицы. В благоприятных условиях характерно партеногенетическое размножение. Дафнии являются важнейшим звеном в цепях питания, участвуют в процессах биологической очистки воды.
Рачки-циклопы
Рачки-циклопы — мелкие, размером около 1 мм низшие ракообразные, обитающие в пресных водоемах. На голове только один простой глаз. Длинные антенны служат для плавания. К сегментам брюшка у самок прикрепляются яйцевые мешки, наполненные развивающимися яйцами ( развитие с метаморфозом). Циклопы – хищники, нападают на более мелких животных. Сами являются пищей мальков рыб, личинок водных насекомых, головастиков.
Морские желуди и уточки
Морские желуди и морские уточки – относятся к усоногим ракам. Это прикрепленные морские животные, обитающие на любом находящемся в воде предмете. Наносят большой урон морскому судоходству, замедляя скорость движения кораблей, днище которых сплошь покрыто скоплениями рачков.
Мокрицы
Мокрицы – сухопутные ракообразные, которые обитают в погребах и подвалах, в подстилке влажных лесов. У них нет сплошного панциря, поэтому способны в момент опасности скручиваться в шар. Мокрицы не являются вредителями, источником пищи для них служат мертвые растительные остатки.
Водяной ослик
Водяной ослик – небольшой рачок (длиной до 1,5 см), распространен в реках, озерах и водохранилищах. Питается мертвыми органическими остатками, сам служит кормом для рыб.
Бокоплав озерный
Бокоплав озерный (мормыш) – небольшой рачок ( 1-2 см), быстро плавающий на боку, желтоватого или желтовато-оранжевого цвета, согнутый в виде буквы «С» и сплющенный с боков. Обитает под камнями и корягами, гниющими листьями, на дне пресных водоемов. Бокоплав – санитар водоемов, он питается падалью и гниющими растениями. Большинство бокоплавов обитает в морях.
Речные раки
Речные раки (узкопалый, широкопалый, американский) – высшие ракообразные, обитающие в водоемах. Первые два вида (Европейские) внешне схожи – это крупные, до 20 см, живущие до 15 лет раки. Американский рак намного меньше – 4-5 см, красно-оранжевые концы его клешней загнуты крючком. Американский рак размножается быстрее европейских видов и не подвержен рачьей чуме. Питаются речные раки падалью и мертвыми растительными остатками. Европейские виды раков в отличие от американского активны по ночам, а днем прячутся в норах, под камнями и корягами. Являются санитарами водоемов, поедая трупы животных и отмершие растения. Все речные раки добываются и употребляются в пищу человеком, в странах Европы, Канаде и США их разводят в специальных прудах.
Криль
Криль – планктонные ракообразные, обитающие в океане. Это маленькие рачки, длиной около 2 см, являются пищей для самых крупных животных планеты – усатых синих китов. Они питаются водорослями или являются хищниками. Размножаясь в огромном числе, криль может изменить цвет воды в океане. Крилем также питаются многие рыбы, они фильтруют воду, участвуя в ее биологической очистке.
Карповые вши
Карповые вши – мелкие рачки, паразитирующие на жабрах прудовых карповых рыб. Паразитические виды могут жить на коже и жабрах рыб, коже морских млекопитающих, в теле других ракообразных.
Креветки, крабы, омары и лангусты
Креветки, крабы, омары и лангусты – самые известные морские представители ракообразных, как правило, это крупные животные, издавна использующиеся в пищу человеком. Их мясо имеет высокую пищевую ценность, содержит много белков, жиров и микроэлементов, необходимых человеку. Мировая годовая добыча ракообразных составляет около 2 млн т. В некоторых странах охранному статусу надлежат широкопалый рак, реликтовая мизида, лимнокапянус, понтопорея, бокоплав Палласа и многие другие виды.
Класс Паукообразные
Количество видов около 60 тыс., среди которых пауки, скорпионы, сенокосцы и клещи. Среда обитания, как правило, суша, почва, но некоторые клещи и пауки – вторично-водные организмы. Большинство представителей ведут свободноживущий образ жизни (хищники, растительноядные и детритофаги), среди клещей есть паразиты человека, животных и растений. Размеры тела колеблются от 0,1 мм (чесоточный клещ) до 30 см (паук-птицеед).
Отличительные признаки
Отличительными признаками паукообразных являются: отсутствие усиков, два отдела тела (головогрудь и брюшко), две пары околоротовых конечностей (хелицеры и педипальпы), четыре пары ходильных ног, органы дыхания: легочные мешки и трахеи, органы выделения: мальпигиевы сосуды и коксальные железы‚ питание полужидкой пищей и частичное внекишечное пищеварение.
Внешнее строение
Тело всегда состоит из двух отлелов: головогрудь и брюшко. Головогрудь – сплошной нерасчлененный отдел, несет 6 пар членистых конечностей.
Первая пара – хелицеры (челюсти) – служит для захвата и умерщвления жертвы – на конце хелицер у пауков расположены коготки и открываются протоки ядовитых желез. Вторая пара – педипальпы (ногощупальцы) служит для захвата и удержания пищи. У пауков они также выполняют роль органов осязания и вкуса, а у скорпионов педипальпы превращены в мощные длинные клешни. Остальные четыре пары конечностей головогруди ходильные ноги. Это длинные, тонкие, членистые конечности, заканчивающиеся коготками.
Брюшко
Брюшко может быть слитным (пауки) или сегментированным (скорпионы и сенокосцы) и никогда не несет настоящих конечностей. У клещей тело слитное, не разделенное на отделы. На брюшке расположены дыхательные, половое и анальное отверстия. Видоизмененные конечности брюшка превращены в легочные мешки. Придатки брюшка пауков – паутинные бородавки, в которые открываются протоки паутинных желез (до 1000), выделяющих клейкое белковое вещество, застывающее на воздухе и образующее несколько видов паутины. Из паутины пауки плетут ловчую сеть, гнездо и кокон для откладывания яиц. У скорпионов последний сегмент брюшка содержит ядовитые железы и изогнутый ядовитый шип.
Тело
Тело покрыто тонкой хитинизированной кутикулой, непроницаемой для воды, так как содержит дополнительный липопротеиновый слой. Под кутикулой располагаются гиподерма и поперечно-полосатые мышцы. Кутикула выполняет защитную функцию и является наружным скелетом.
Пищеварительная система
Пищеварительная система имеет передний, средний и задний отделы. Большинство пауков хищники, для захвата жертвы они используют ловчую сеть. Когда добыча попадает в сеть, сигнальная нить колеблется, паук опутывает жертву липкой паутиной, вонзает хелицеры и парализует введением яда. Вводимый в тело жертвы секрет содержит пищеварительные ферменты слюнных желез, которые разжижают и частично переваривают жертву (внекишечное пищеварение). Через некоторое время паук высасывает полужидкую пищу и окончательно переваривает ее. Функцию насоса при питании выполняют мускулистая глотка и сосательный желудок. В головогрудном отделе средняя кишка имеет пять пар боковых слепых выростов для увеличения объема поглощаемой пищи и всасывающей поверхности кишечника. В брюшной отдел средней кишки открываются протоки массивной парной пищеварительной железы – печени, клетки которой выделяют пищеварительные ферменты (полостное пищеварение) и способны к фагоцитозу (внутриклеточное пищеварение). Непереваренные остатки через заднюю кишку и анальное отверстие выводятся наружу.
Выделительная система
Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами (слепые выросты кишечника в полость тела, расположенные на границе средней и задней кишок) и коксальными железами (видоизмененные метанефридии, открывающиеся во внешнюю среду у основания ходильных конечностей). Основной продукт обмена – кристаллы гуанина.
Нервная система
Нервная система характеризуется концентрацией составляющих ее ганглиев – надглоточный узел образует головной мозг, состоящий из двух отделов, брюшная нервная цепочка превращается в один крупный головогрудный ганглий. Органы чувств: от 2 до 12 простых глаз, органы химического чувства и сложно устроенные органы обоняния. Особенно хорошо развиты осязательные волоски, расположенные по всей поверхности тела и сконцентрированные на педипальпах. Глаза не дают четкого изображения, но хорошо реагируют на движущиеся предметы.
Кровеносная система
Кровеносная система незамкнутая, трубкообразное сердце расположено на спинной стороне брюшка. Кровь (гемолимфа) содержит гемоцианин. Из сердца гемолимфа по сосудам изливается в полость тела и контактирует с органами дыхания. Обогащенная кислородом гемолимфа собирается в сосуды и возвращается в сердце.
Дыхательная система
Органы дыхания расположены в брюшке: в передней его части есть пара легочных мешков, а в задней – 2 пучка трахей. Трахеи – ветвящиеся хитиновые трубочки, пронизывающие органы и ткани, открываются на брюшке стигмами (дыхательными отверстиями).
Половая система
Паукообразные раздельнополые. Самка крупнее самца (половой диморфизм). Половые железы парные, размножение половое. Самка паука откладывает яйца в кокон из паутины. Яйца зимуют в коконе под камнями, корягами, и весной из них выходят молодые паучки (развитие прямое). У скорпионов наблюдается живорождение.
Многообразие паукообразных
Скорпионы
Скорпионы обитают в степях, полупустынях, пустынях и тропических лесах. Достигают в длину 30 см. Тело состоит из головогруди и членистого брюшка, последние сегменты которого узкие и подвижные. На конце брюшка находятся ядовитая железа и изогнутая игла. Они ночные хищники. При нападении скорпион загибает брюшко на спину и, пробив иглой покровы добычи, вводит яд. Яд крупных тропических скорпионов смертельно опасен для человека.
Сенокосец
Сенокосец обитает в садах, на деревьях, под корой, в щелях стен домов и сараев. Похож на обычного паука, но брюшко у него сегментированное и крепится прямо к головогруди без стебелька. Ходильные ноги очень длинные и тонкие. Они могут легко отрываться и, уже оторванные, долго сохраняют способность к судорожным движениям, напоминающим движения косца во время косьбы. Сенокосец хищник, поедающий мелких насекомых.
Пауки
Пауки, обитающие в нашей стране, безопасны и полезны, так как в больших количествах уничтожают вредных насекомых. Домовые пауки живут в наших домах, хищники, охотятся на мух, молей, тараканов. Паук-серебрянка живет в воде, где строит себе подводный воздушный паутинный домик. Паук наполняет его воздухом, который приносит с поверхности воды на волосках брюшка. Брюшко с пленкой воздуха в воде серебристое. Серебрянка – хищник, охотится на мелких водных животных. Тарантул обитает на Украине и юге России‚ живет в глубоких норках под камнями. Его укус очень болезнен, место укуса опухает и долго болит, но, как правило, яд не опасен для жизни. Каракурт (черная вдова) обитает в Закавказье и Средней Азии, яд самок может быть смертельным для человека. Пауки-птицееды обитают в Южной Америке. Они крупные, хищники, охотятся на мелких грызунов и птиц.
Клещи
Клещи – мелкие паукообразные (большинство не более 0,3-0‚5 см, после насыщения кровью они раздуваются до 1 см), обитают в почве (большинство видов), пещерах, гнездах птиц, паразитируют на человеке, животных и растениях. Многие клещи – вторичноводные животные. Тело не расчленено на отделы и не сегментировано, овальной или шаровидной формы. Хелицеры и педипальпы сближены и образуют хоботок. В связи с мелкими размерами внутреннее строение сильно упрощено (редукция кровеносной системы и трахей, многие виды не имеют глаз). Пищеварительная система клещей-паразитов приспособлена к питанию кровью (ротовой аппарат колюще-сосущего типа). Развитие с неполным превращением. Собачьи, таежные, поселковые клещи – переносчики возбудителей клещевого энцефалита, клещевых тифов. Чесоточный зудень – клещ размером 0,3 мм, самки которого прогрызают в коже человека извилистые ходы, длиной до 1 см. В этих ходах они питаются и откладывают яйца, вызывая при этом сильный зуд. Клещи поражают нежную кожу между пальцами рук и низ живота, а затем и все тело. Чтобы не заразиться чесоткой, нужно не пользоваться чужой одеждой, перчатками, обувью, постельными принадлежностями. Растительноядные клещи: паутинные клещи питаются соками растений (яблони, черной смородины, садовой земляники др.) и очень быстро размножаются. Это угнетает рост растений, они сбрасывают цветки и завязь. Зерновой и мучной клещи развиваются на отсыревшем зерне или в муке, покрывая их сверху тонкой паутинной сеткой. Зерно и муку, зараженные клещами, нельзя использовать в пищу людям и на корм скоту. Почвенные клещи имеют ротовой аппарат грызущего типа, они питаются гниющими органическими остатками и участвуют в почвообразовании. Этим они способствуют восстановлению плодородия почвы и являются необходимыми участниками круговорота веществ в природе.
Общая характеристика класса насекомые
Класс Насекомые – самая многочисленная хруппа живых организмов, обитающих на Земле. Класс насчитывает около 1 млн видов, что сопоставимо с количеством видов всех остальных существ, вместе взятых. Среда обитания: почва, воздух, пресные и морские водоемы, суша, организмы человека, животных и растений. Образ жизни: свободноживущие и паразиты. Насекомые – самые широко распространенные животные на Земле.
Характерные черты
Характерные черты класса: 3 отдела тела (голова, грудь, брюшко), одна пара усиков, три пары ходильных ног, крылья, органы дыхания трахеи, органы выделения – мальпигиевы трубочки.
Внешнее строение
Размеры тела колеблются от 0,2 мм (мелкие наездники) до 30 см (тропические палочники). Покровы тела представлены трехслойной хитинизированной кутикулой и гиподермой. Поперечно-полосатая мускулатура по сравненю с мускулатурой всех остальных членистоногих, достигает наибольшей степени дифференцировки. Кутикула содержит уплотненные пластинки (склериты), чередующиеся с тонкими перепончатыми участками. Благодаря такому строению покровов тело насекомых сохраняет гибкость. Хитин мало растяжим и рост насекомых сопровождается линькой.
Тело
Тело состоит из 3 отделов: голова, грудь и брюшко. На голове расположены пара усиков, глаза и ротовой аппарат, образованный тремя парами видоизмененных конечностей и верхней губой (хитиновой пластинкой).
Грудной отдел
Грудной отдел образован тремя сегментами, каждый из которых несет по паре ходильных конечностей (шестиногие), выполняющих различные функции (бегательные, прыгательные, плавательные, роющие и т.д.). На спинной стороне второго и третьего сегментов груди расположены одна или две пары крыльев – тонкие кутикулярные пластинки, содержащие жилки, в которых проходят трахеи и нервы. У жуков передние крылья хитинизированны (надкрылья), задние крылья тонкие прозрачные. У двукрылых только одна пара крыльев (вторая пара преобразована в жужжальца), у Некоторых паразитов (блохи и вши) крылья отсутствуют.
Брюшко
Брюшко содержит 6 -1 1 сегментов, остатки сегментации имеют вид насечек (название класса), конечностей на брюшке нет. На заднем конце брюшка могут быть придатки в виде яйцеклада или жала.
Пищеварительная система
Пищеварительная система приспособлена к типу потребляемой пищи. Среди насекомых есть растительноядные, всеядные, кровососы, хищники и сапрофиты, питающиеся падалью и фекалиями. Тип ротового аппарата зависит от характера и способа потребления пищи: грызущий (жуки), лижущий (мухи), сосущий (бабочки), колюще-сосущий (вши, комары, блохи), грызуще-сосущий или лакающий (пчелы). В ротовую полость открываются протоки слюнных желез, выделяющих пищеварительные ферменты. Далее следуют глотка, пищевод, который может иметь расширение – зоб, мышечный желудок, средняя кишка и задняя кишка с анальным отверстием. Печень у насекомых отсутствует, пищеварительные ферменты выделяются стенкой средней кишки и ее слепыми пилорическими выростами. В толстом кишечнике имеются особые ректальные (анальные) железы, всасывающие из кишечника обратно в гемолимфу воду, что способствует ее сохранению в организме насекомого.
Выделительная система
Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами от 2 до 200 слепых выростов кишечника в полость тела, расположенных на границе средней и задней кишки, которые поглощают из гемолимфы мочевую кислоту. Функцию выделения также выполняет жировое тело («почка накопления»), в котором накапливаются кристаллы мочевой кислоты, одновременно оно является депо запасных питательных веществ.
Кровеносная система
Кровеносная система незамкнутая. Кровь (гемолимфа) бесцветная. На спинной стороне располагается трубчатое сердце. Единственный сосуд – короткая аорта, идущая от сердца в головной конец тела. Гемолимфа обеспечивает доставку питательных веществ и выведение продуктов обмена, выполняет защитную функцию, ее участие в газообмене незначительно.
Дыхательная система
Дыхательная система представлена трахеями. Это ветвящиеся хитиновые трубочки, доставляющие кислород ко всем органам и тканям. Начинаются трахеи отверстиями – дыхальцами, расположенными по бокам брюшка и груди (всего около 10 пар). Поступление воздуха в трахейную систему происходит благодаря движениям брюшка. В некоторых участках крупные трахейные стволы расширяются, образуя воздушные трахейные мешки, которые особенно развиты у хорошо летающих насекомых (мухи, осы) они уменьшают массу тела и активизируют дыхание. Самые тонкие ответвления трахей –трахеолы – разветвляются между клетками и обеспечивают поступление в них кислорода. Мелкие насекомые дышат всей поверхностью тела.
Нервная система
Нервная система насекомых из всех членистоногих достигает наибольшего развития, что связано с их высокой подвижностью и большой сложностью наземно-воздушной среды их обитания. Головной мозг имеет 3 отдела: передний, средний и задний. Задний отдел иннервирует ротовой аппарат, средний – усики, передний – глаза. Грибовидные тела (выросты переднего отдела) координируют деятельность всей нервной системы и определяют поведение насекомых. Брюшная нервная цепочка характеризуется слиянием нервных узлов. Наиболее крупные три грудных ганглии, от которых отходят периферические нервы к конечностям и крыльям.
Органы чувств
Усики являются органами обоняния и осязания. Вкусовые рецепторы расположены на нижнечелюстных щупиках – конечностях ротового аппарата, у некоторых на лапках ходильных конечностей. Органы зрения – фасеточные глаза у свободноживущих насекомых или простые – у паразитов. Многие насекомые способны издавать и воспринимать звуки. Органы слуха расположены на голенях передних ходильных ног.
Поведение
Поведение насекомых отличается большой сложностью и разнообразием, основанным на инстинктах – совокупности безусловных рефлексов, обусловливающих жизненно важные формы поведения. Внешне «осознанным» кажется поведение общественных насекомых (пчелы, муравьи), которые имеют сложные инстинкты заботы о потомстве, строительства и «обслуживания» гнезда, совместной добычи и, сохранения пищи и т.д. Приспособление к меняющимся условиям существования возможно благодаря возникновению у насекомых условно-рефлекторных реакций.
Половая система
Все насекомые раздельнополые, у них выражен половой диморфизм – отличия между самцом и самкой в размере, форме и окраске тела, наличии и развитии крыльев. У самки – 2 яичника, 2 яйцевода, семяприемник. У самца – 2 семенника, семяпроводы, семяизвергательный канал, копулятивный орган. Осеменение внутреннее. Размножение только половое. Встречается живорождение и партеногенез. Характерна забота о потомстве: поиск мест для откладки яиц и развития будущих личинок (капустная белянка, тараканы), создание для личинок запасов пищи и укрытий (наездники, жуки навозники и скарабеи).
Типы развития насекомых
У некоторых насекомых развитие прямое (чешуйницы). В большинстве случаев – с полным или неполным метаморфозом. При полном метаморфозе между личинкой и взрослым насекомым существуют отличия во внешнем строении, образе жизни, строении ротового аппарата, конечностей, пищеварительной системы и др. Полный метаморфоз включает следующие стадии: яйцо – личинка – куколка – имаго (половозрелая особь). Куколка – неподвижная, непитающаяся стадия, внутри которой происходит замена личиночных органов органами взрослого насекомого. Из куколки выходит имаго, стадия, которая в дальнейшем питается, размножается и обеспечивает расселение вида. Такое развитие характерно для жуков, бабочек, двукрылых, перепончатокрылых. Полный метаморфоз дает эволюционные преимущества, поскольку личинки и взрослые насекомые имеют разные среды обитания, источники пищи и поэтому не конкурируют друг с другом. При неполном метаморфозе отличия между личиночной и взрослой формой не существенны и не требуют коренного преобразования. Личинки чаще всего живут в той же среде обитания, конкурируют с имаго за пищу, линяют и превращаются в имаго. Неполный метаморфоз включает следующие стадии: яйцо – личинка – имаго. Характерен для вшей, тараканов, клопов, кузнечиков и саранчи.
Систематика
Класс делится на 27 отрядов в зависимости от строения ротового аппарата, крыльев и типа развития.
Многообразие и значение насекомых
Компоненты биогеоценозов
Компоненты биогеоценозов (консументы) являются важным звеном природных пищевых цепей. Ими питаются рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и многие млекопитающие – ежи, землеройки, кроты.
Опылители цветковых растений
Опылители цветковых растений (бабочки, перепончатокрылые, двукрылые). В нашей флоре около 90% цветковых растений опыляются насекомыми – энтомофильные растения (губоцветные, мотыльковые, орхидные и др.). У этих растений выработались специальные приспособления для опыления насекомыми (форма цветков, их окраска, аромат, наличие нектара). В то же время у насекомых форма и длина хоботка соответствуют строению опыляемых ими цветков, а органы зрения и обоняния позволяют различать окраску венчика и запах.
Участвуют в почвообразовании
Участвуют в почвообразовании (почвенные личинки, термиты, муравьи). Они питаются отмершими частями растений, роют норки в почве, разрыхляя земля‚ и ускоряют образование перегноя. «Санитарами» почвы являются навозники, мертвоеды и могильщики, потребляющие экскременты и остатки погибших позвоночных животных.
Уничтожают насекомых вредителей
Уничтожают насекомых-вредителей, являются регуляторами их численности в природе. Эту роль выполняют хищные и паразитические насекомые. Наездники (рисса, афелинус, трихограмма, белянковый мелкобрюх) и яйцееды особая группа паразитических насекомых, представители которой откладывают яйца в личинок и куколок вредных насекомых. Личинки этих насекомых питаются тканями хозяина. Развиваясь в личинках и куколках вредителей, наездники снижают численность вредных насекомых. Некоторых наездников разводят в лабораториях. Например, трихограмма заражает яйца 150 видов бабочек и может применяться для борьбы со многими вредителями. В хозяйстве ее разводят и выпускают в сады для борьбы с яблонной плодожоркой и на капусту – для уничтожения капустной совки. Муравьи. Обитая в лесах, они уничтожают многих вредных насекомых, повреждающих листья растений. Семья рыжих лесных муравьев за день доставляет в муравейник около 1 кг насекомых. Муравьи – общественные насекомые. В их «семье» различают крылатых самцов, самок и бескрылых рабочих муравьев. Рабочие муравьи ухаживают за потомством, добывают корм для личинок и самок – цариц, ремонтируют и достраивают муравейник, поддерживают в нем постоянную температуру и влажность, защищают от врагов. Муравейник – сложное сооружение с надземной и подземной частями, сложной системой галерей и камер. Крылатые самцы и самки крупнее рабочих муравьев. В теплые осенние дни происходит их брачный вылет. После оплодотворения самцы погибают, а самки обламывают крылья и, найдя подходящее место в подстилке, начинают строить новый муравейник. Зимуют муравьи в подземной части муравейника. Стрекозы имеют грызущий ротовой аппарат, две пары перепончатых длинных крыльев с густой сеткой жилок. Сложные фасеточные глаза, имеющие у крупных стрекоз до 28 тыс. фасеток в каждом, занимают большую часть головы. Личинки стрекоз живут в воде, имеют трахейные жабры. И личинки и взрослые особи, хищники. Стрекозы ловят добычу в полете, уничтожают мух, комаров, мошек и других кровососущих насекомых, так называемый гнус. Личинки поджидают добычу в засаде, используют для отлова мелких водных беспозвоночных нижнюю губу, превращенную в ловчий аппарат – «маску». Божьи коровки поедают тлей и их личинок – опасных вредителей древесных и травянистых культурных и декоративных растений. Жужелицы и их почвенные личинки активно поедают большое количество вредных насекомых, моллюсков. Крупные жужелицы – красотелы – обитают в кроне деревьев, питаясь гусеницами пядениц, шелкопрядов, личинками других вредителей леса.
Промышленное значение
Промышленное значение имеют виды, одомашненные человеком (шелкопряды, медоносная пчела). Тутовый шеткопряд относится к чешуекрылым‚ используется для получения натурального шелка. Родина одомашненного тутового шелкопряда — Гималаи, откуда 5 тыс. лет назад он был завезен в Китай, а затем распространился по всему миру. В дикой природе тутовый шелкопряд не встречается. В настоящее время селекционерами выведено более 50 пород тутового шелкопряда. Бабочки шелкопряда имеют толстое волосистое тело и, несмотря на наличие крыльев, они не способны к полету и не питаются. После спаривания самки откладывают от 300 до 600 яиц — грену. Из яиц выходят гусеницы — «шелковичные черви» с 3 парами грудных и 4 парами ложных брюшных ножек. Выкармливают гусениц листьями тутового дерева (шелковицы) на специальных стеллажах с полками из ткани. Гусеницы развиваются 40-80 суток. При окукливании из видоизмененных слюнных желез гусеница выделяет шелковину и завивает вокруг себя кокон. На воздухе выделения желез быстро затвердевают‚ образуя прочную нить, длина которой достигает 1000 м. Для получения шелка коконы разматывают на специальных машинах. Медоносная пчела. Пчелы — общественные насекомые, относящиеся к отряду Перепончатокрылые. В семье медоносной пчелы есть одна крупная самка (матка), около 300 самцов (трутней) и десятки тысяч бесплодных рабочих пчел. Матка — самая крупная пчела в семье, способная откладывать яйца. Трутни имеют средние размеры, рабочая пчела мельче остальных членов семьи, у нее крупная покрытая волосками голова с двумя сложными фасеточными глазами и тремя простыми глазками между ними. Ротовой аппарат пчел грызуще-лижущий, служит для слизывания нектара. Нектар попадает в зоб, смешивается с секретом слюнных желез и помещается в соты, где превращается в мед. На задней паре конечностей расположен собирательный аппарат пчел: корзиночка и щеточка, при помощи которых пчела формирует обножку — комочек пыльцы в корзиночке. Перга — это пропитанная медом пыльца, помещенная в соты, используется пчелами как запас белковой пищи. На брюшко у рабочих пчел находятся воскоотделительные железы, которые используются для строительства сот. На последних члениках брюшка рабочей пчелы расположено жало — видоизмененный яйцеклад. Пчеловодство — одна из важных отраслей народного хозяйства. Разведение пчел позволяет получить ценные продукты питания и лекарственное сырье, способствует повышению урожайности опыляемых насекомыми растений. Пчелы источник пищевых и лекарственных веществ: меда, воска, прополиса. Мед — ценный продукт питания, обладающий лечебными свойствами. Пчелиный воск используется в технических целях, в научной лабораторной практике. Маточное молочко, пчелиный яд и пчелиный клей (прополис) служат сырьем для изготовления лекарственных препаратов.
Насекомые вредители полей
Хлебные клопы-черепашки прокалывают хоботком молодые сочные зерна, вводят слюну, растворяющую клейковину, и высасывают содержимое: от зерна остается сморщенная оболочка, а колос становится белым. Клопы откладывают яйца на листья злаков. Вышедшие личинки сосут соки листьев, а затем питаются зерном. Колорадский жук повреждает картофель, томаты и другие пасленовые. Родина жука — Северная Америка. Жуки длительное время активно питаются. Затем откладывают на нижней поверхности листьев до 50 яиц. Личинки объедают листья и стебли, трижды линяют и окукливаются в почве. Молодые жуки снова питаются листьями и стеблями и уходят на зимовку.
Насекомые — вредители садов
Тли (отряд Равнокрылые) питаются соками растений. Прокалывая ткани листьев и молодых побегов, они вызывают их усыхание и деформацию, нарушают нормальное питание и развитие растений. Яблонный цветоед (отряд Жесткокрылые). Жуки, перезимовавшие в основании стволов, весной при температуре +10 °С выходят и питаются, повреждая набухающие почки. Когда формируются бутоны, жуки прогрызают в них отверстия и откладывают яйца, где и развиваются личинки. Внутри бутона личинка окукливается, и из куколки выходит жук, повреждающий плоды. Яблонная плодожорка (отряд Чешуекрылые) вызывает червивость плодов. Бабочка откладывает яйца на листья и плоды. Гусеницы проникают в плод, выедают семена, засоряют плод экскрементами. Поврежденные плоды не растут и опадают.
Насекомые — вредители леса
Насекомые, которые являются вредителями леса: пяденицы, коконопряды, шелкопряды, майские жуки, дровосеки и короеды. Повреждают листья, корни и стволы деревьев.
Насекомые — паразиты
Паразиты и кровососы: вши, блохи, клоп постельный, комары, слепни, мошки, пухоеды, оводы, кровососущие мухи. Возбудители заболеваний человека и животных: вши, пухоеды, личинки оводов и мух. Переносчики возбудителей: вши, блохи, комары, мухи, кровососущие мухи.
