Лабораторне заняття №13
Тема: членистоногі
Мета: познайомитись з представниками класів типу членистоногих, розглянувши зовнішню та внутрішню їх будови.
Теоретичні питання
Походження членистоногих та загальна характеристика типу.
Характеристика класу ракоподібних.
Особливості будови та життєдіяльності підкласу нижчих ракоподібних на прикладі дафнії.
Загальна характеристика класу павукоподібних.
Характеристика представників класу павукоподібних (павуки, кліщі, скорпіони).
Особливості зовнішньої та внутрішньої будови представників класу комах.
Характеристика ротових апаратів комах в залежності від способів живлення.
Розмноження комах та особливості розвитку комах з повним та неповним перетворенням.
Характеристика рядів з повним перетворенням та значення представників в природі.
Характеристика рядів з неповним перетворенням та значенням представників в природі.
Написати реферат на задану тему:
«Представники ряду бабки»
(прямокрилі, тарганові, воші, рівнокрилі, клопи, жуки, блохи, перетинчастокрилі, лускокрилі, двокрилі (підряд довгокрилі), двокрилі (підряд коротковусі)).
При написанні реферату використати цікаві відомості про представників цього ряду, які будуть корисними для проведення позакласної роботи з молодшими школярами, ілюстрації.
Практична робота на лабораторному
ТВАРИНИ
ЦАРСТВО ТВАРИНИ
ПІДЦАРСТВО БАГАТОКЛІТИННІ (METAZOA)
ТИП ЧЛЕНИСТОНОГІ (ARTHROPODA)
Членистоногі — найчисленніший тип в царстві тварин (більше 2 млн. видів). Його представники освоїли всі місцепроживання на суші, в повітрі й у воді. Широке розповсюдження членистоногих визначає різноманіття існуючих форм: представники типу — вільно-існуючі, хижаки, паразити рослин, тварин і людини.
Основні ароморфози типу: зовнішній скелет; членисті кінцівки; поперечносмугаста мускулатура, відособлення і спеціалізація м'язів, високий рівень розвитку дихальної системи, деякі групи мають складну поведінку, яка виявляється в піклуванні про потомство, здатності до складної будівельної діяльності, суспільному житті й навіть мові (наприклад, у вищих перетинчастокрилих).
Морфофізіологічна характеристика типу. Тіло сегментоване. Сегментація гетерономна, тобто сегменти різних ділянок тіла мають неоднакову будову. Сегменти групуються у відділи тіла (голова, груди, черевце), які у деяких зливаються між собою (головогруди).
Вперше в процесі еволюції у членистоногих з'являються кінцівки. Їх будова (двогілчастий тип) і розташування (у нижчих по-сегментне) доводить їх зв'язок з параподіями кільчеців. Кінцівки складаються з члеників і сполучені з тілом рухливо, що забезпечує можливість складних рухів. Функції кінцівок різноманітні — вони є не тільки органами пересування в різних середовищах, але й органами чуття, ротовим апаратом, органами захисту та нападу.
Отже, характерною ознакою членистоногих, від якої походить назва типу, є будова їхніх кінцівок. Вони складаються з окремих члеників, що рухомо з'єднані між собою суглобами, утворюючи багатоколінні важелі, здатні до складних і точних рухів. Відповідно до тагматизації тіла членистоногих відбулася й спеціалізація їхніх кінцівок. На голові знаходяться кінцівки, що виконують чутливу функцію — антени (одна або дві пари), решта кілька пар кінцівок перетворилися на ротові органи, що беруть участь у захопленні, утриманні та подрібненні їжі (верхні та нижні щелепи або хеліцери та частково педипальпи). Кінцівки грудної тагми виконують в основному локомоторну функцію (плавання, повзання, ходіння, бігання, стрибання), хоча до цих функцій іноді додаються й інші (дихальна, чутлива). Кінцівки черевця у багатьох груп редуковані. Лише у трилобітів і деяких ракоподібних (класс Malacostraca) вони призначені для плавання; одна-дві пари черевних кінцівок часто спеціалізуються як статеві, що призначені для запліднення та розмноження.
Тіло покрите хітинизованою кутикулою. Хітин, опорний полісахарид, утворює зовнішній скелет і служить для захисту від висихання і механічних пошкоджень. Зростання членистоногих можливе тільки шляхом періодичного линяння зі скиданням старої і утворенням нової кутикули (внаслідок її не розтяжності).
Прогресивні зміни відбуваються в м'язовій системі: гладка мускулатура замінюється поперечносмугастою, суцільні шари шкірно-мускульного мішка у зв'язку з появою скелета розбиваються на окремі пучки — м'язи, що забезпечує різноманітність рухів. Кількість м'язів дуже велика, у метеликів, наприклад, досягає 1600. Поперечносмугасті м'язи характеризуються поперечним почерченням цитоплазми, більшою швидкістю і силою скорочення.
Порожнина тіла — змішана, або міксоцель. У процесі ембріогенезу спочатку закладається первинна порожнина, потім вторинна, проте в подальшому стінки целома частково руйнуються і виникає зв'язок з первинною порожниною.
Травна система складається з трьох відділів — переднього, середнього й заднього. У передній кишці за рахунок хітинової вистілки утворюється подрібнюючий апарат. У середній кишці з'являються парні вирости — зачатки травних залоз (печінка). Ротовий апарат представлений трьома парами змінених кінцівок.
Кровоносна система незамкнена, тобто заповнюючи її гемолімфа частину шляху знаходиться зовні судин, виливаючись в порожнину тіла. Гемолімфа є рідиною, частково відповідною справжній крові та частково порожнинній рідині. Уперше в процесі еволюції з'являється серце у вигляді мускульного мішка, розташованого на спинній стороні, воно має парні отвори, забезпечені клапанами. Гемолімфа з головних судин виливається в порожнину тіла, тече безпосередньо між органами, змішуючись із порожнинною рідиною, і потім повертається в серце через отвори, забезпечені клапанами. Завдяки появі серця прискорюється течія крові й органи в одиницю часу одержують більшу кількість харчових речовин і кисню, продукти дисиміляції видаляються швидше.
Отже, кровоносна система членистоногих незамкнена і частково редукована. У ній залишаються лише головні судини — спинна, іноді черевна та деякі бічні, капілярів немає. З'являється серце. Усі артерії відкриваються в порожнину тіла.
Органи дихання різноманітні: у водних — зябра, у наземних — листкоподібні легені або трахеї. Поява спеціальних органів різко збільшує дихальну поверхню.
Система виділення представлена або целомодуктами, гомологічними метанефрідям кольчеців, або специфічними для членистоногих мальпігієвими судинами — численними сліпими виростами кишечника на межі середньої та задньої кишки, поверненими в порожнину тіла. Продукти дисиміляції надходять з порожнини тіла (гемолімфи) у просвіт мальпігієвих судин, потім у кишку і через анальний отвір виділяються назовні.
Нервова система складається з головного мозку й черевного нервового ланцюжка. Характерна концентрація нервових елементів шляхом злиття нервових вузлів сусідніх сегментів між собою, особливо в передньому відділі тіла, що приводить до різкого збільшення об'єму головного мозку. Нервові реакції відрізняються складністю, особливо у «суспільних» комах — бджіл, мурашок, термітів. Органи чуття прогресивно розвиваються. Є органи дотику, нюх, прості та складні очі. У деяких вищих членистоногих зір колірний. Очі членистоногих бувають двох типів — прості, що мають одну лінзу, й складні, або фасеткові, до складу яких входить велика кількість, інколи кілька тисяч, вічок, або оматидіїв, що щільно прилягають одне до одного. Кожен оматидій сприймає тільки одну точку предмета, що знаходиться перед ним, у результаті чого фасеткове око дає зображення, що складається з безлічі окремих точок, тобто мозаїчне. Фасеткові очі характерні для мечохвостів, більшості ракоподібних і комах, а також для викопних трилобітів.
Більшість членистоногих різностатеві. Розмноження статеве (іноді — шляхом партеногенезу). Розвиток тільки з метаморфозом.
Класифікація. Тип членистоногих (Arthropoda) включає наступні класи:
1. Клас Ракоподібні (Crustacea).
2. Клас Павукоподібні (Arachnida).
3. Клас Комахи (Insecta).
Клас ракоподібні (crustacea)
До класу ракоподібні відносяться річкові раки, омари, лангусти, краби, креветки та безліч інших видів (близько 20 тис.). Переважна більшість ракоподібних — мешканці морів, озер, річок. Невелике число видів, наприклад стоноги, пристосувалися до життя на суші. Морські форми поширені до глибини 5000 м. Розміри ракоподібних коливаються від часток мм. до 1 м.
Тіло ракоподібних покрите хітиновим панциром і складається з голови, грудей і черевця; часто спостерігається злиття голови і грудей, наприклад, у річкового раку. Хітиновий панцир ракоподібних добре захищає тварин, він просочений вапном, що додає більшу твердість скелету.
Кінцівки голови представлені п'ятьма парами головних додатків. Перша і друга пари кінцівок виконують дотикову функцію, третя пара є верхніми щелепами, четверта і п'ята пари — нижні щелепи. Число грудних кінцівок варіює.
Рис. 67. Річковий рак (самка із знятим панцирем): 1 — короткі вусики; 2 — довгі вусики; 3 — око; 4 — шлунок; 5 — травна залоза; 6 — кровононі судини; 7 — яєчник; 8 — серце; 9 — черевний нервовий ланцюжок; 10 — задня кишка; 11 — зябра.
У річкового рака перші три пари грудних кінцівок перетворено на ногощелепи. Основна їх функція полягає в утриманні їжі й переміщенні її до рота. Друга і третя пари грудних кінцівок несуть зябра, а їх рух викликає протік води через зяброву порожнину.
П'ята — восьма пари кінцівок — локомоторні, або ходильні ноги. Черевні ноги у рака є парувальним апаратом. Таким чином, кінцівки ракоподібних виконують функції пересування, дихання, захоплення їжі і розмноження.
Нервова система складається з парного надглоткового ганглія (головного мозку), підглоткового ганглія і черевного нервового ланцюжка з парним вузлом у кожному сегменті. Органи чуття представлені вусиками, які є органами нюху, дотику й хімічного чуття. Орган зору — фасеткові очі, що сидять на рухливих стеблинках. Вважають, що кожне вічко бачить лише частину предмету (мозаїчний зір). Є орган рівноваги.
Рис. 68. Кінцівки річкового рака: 1, 2 — кінцівки, несучі органи чуття; 3-5 — щелепи; 6-8 — ногощелепи; 9-13 — ходильні ноги (перша пара ходильних ніг з клешнею); 14-18 — черевні кінцівки; 19 — остання пара ніг черевця, що входить до складу хвостового плавця рака.
Дихання здійснюється за допомогою зябер. Рух води в зябрових порожнинах зумовлений швидкими коливальними рухами нижньої щелепи і першою парою ногощелеп. У ракоподібних, що перейшли до наземного існування, є особливі пристосування, котрі забезпечують дихання атмосферним повітрям. У сухопутних крабів — це змінені зяброві порожнини, у стоніг — кінцівки, пронизані системою повітроносних трубочок. У більшості дрібних ракоподібних дихання проходить через поверхню тіла.
Кровоносна система незамкнена, складається з серця і мережі судин. П'ятикуте серце знаходиться на спинній стороні тіла й має декілька отворів з клапанами.
Травна система добре розвинена. Їжа потрапляє у рот, потім у стравохід і шлунок, який складається з двох відділів: жувального і цідильного. У першому їжа переробляється механічно, а другий працює як цідильний апарат, який пропускає тільки добре оброблену їжу. Крупні частинки їжі внаслідок особливої будови шлунку проходять прямо в задню кишку, минувши середню. Велика частина перетравленої їжі зі шлунку потрапляє в кишечник. Значну роль у травленні відіграє травна залоза, яка суміщає функції печінки й підшлункової залози.
Органи виділення представлені «зеленими» залозами — видозміненими метанефридіями. У річкового рака вони розташовані в головній частині тіла й відкриваються біля основи антен. Майже всі ракоподібні різностатеві. У річкового рака розвиток прямий, у деяких інших видів — з метаморфозом. Серед ракоподібних широко розповсюджений паразитизм. Представники ряду веслоногих паразитують на зябрах риб, завдають їм серйозної шкоди. Ряд карпоїдів складається тільки із паразитичних видів і викликає іноді масову загибель риби в ставкових господарствах. Паразитичний спосіб життя має глибокий вплив на будову ракоподібних. У них редукуються органи чуття, травна система, кінцівки аж до повного зникнення. Деякі паразити змінюються настільки, що їх приналежність до ракоподібних можна встановити тільки вивчаючи ембріональний розвиток.
Значення ракоподібних. Мають важливе господарське значення. Гілковусі (дафнії), веслоногі (циклопи) раки, бокоплави служать їжею багатьом видам тварин, у тому числі рибам. Їх спеціально розводять у ставкових господарствах для вигодовування мальків. Великі ракоподібні із загону десятиногих раків (річковий рак, лангусти, омари, креветки) — об'єкт промислу.
Медичне значення ракоподібних полягає в тому, що деякі з них є проміжними господарями черв'яків — паразитів людини. Так, в тілі циклопа поселяється личинка стрічкового черв'яка — широкого лентеця.