Тема 3. Клас Комахи. Внутрішня будова комах. План

1. Особливості будови внутрішніх органів у зв'язку з різним способом життя та живленням.

2. Особливості будови нервової системи.

3. Органи чуття комах.

Порожнина тіла - міксоцель - поділена перетийкам: (діафрагмами) на 3 відділи - синуси. У верхньому, або перикардіальному, синусі міститься спинна кровоносна судина; у середньому (вісцеральному) - травна, видільна й статева системи; нижньому (перинейральному) - черевний нервовий ланцюжок. Порожнина тіла заповнена гемолімфою.

Проміжки між внутрішніми органами в комах виповнені жировим тілом, яке є запасом поживних речовин (жирів, білків і глікогену) та поглиначем продуктів обміну (у ньому є уратні клітини, де накопичуються кристали сечової кислоти). У де­яких комах у жировому тілі міститься органічна речовина лю­циферин, яка за наявності ферменту люциферази та іонів Мg реагує з АТФ, перетворюючись на люциферинаденілову кисло­ту, що при окисненні виділяє світло.

Нервова система комах, порівняно з іншими членистоногими, має значно вищий рівень розвитку і спеціалізації. Центральна нервова система включає парний надглотковий ганглій («головний мозок»), підглотковий ганглій та ганглії черевного нервового ланцюжка. Комахи, що мають складну поведінку, характеризуються більшими розмірами головного мозку. У бджоли він становить 1/174 об'єму тіла, а в жука-плавунця - лише 1/420.

Головний мозок складається з трьох відділів переднього (протоцеребрума), середнього (дейтоцеребрума) заднього (тритоцеребрума). У гуртових комах у передньому відділі розміщені так звані «грибоподібні тіла», які краще розвинені у форм зі складною поведінкою (наприклад, у робочих бджіл порівняно з маткою і трутнями) і є вищим асоціативним і коор­динуючим центром нервової системи. Крім того, передній відділ інервує складні очі, середній - вусики і задній - верхню губу. Підглотковий вузол інервує ротові органи і передній відділ ки­шечника.

Черевний нервовий ланцюжок у примітивних комах складається з трьох грудних і восьми черевних гангліїв. Проте в переважної більшості комах, наприклад, у мух і деяких жуків, спостерігається концентрація гангліїв черевного нерво­вого ланцюжка, їх кількість зменшується до 2-3 і навіть одного великого вузла, що розміщуються у грудному відділі. Від ганг­ліїв центральної нервової системи відходять нерви, що регулю­ють роботу внутрішніх органів та м'язової системи.

У всіх відділах центральної нервової системи є нейросекреторні клітини. Найбільше їх у протоцеребрумі: вони виділяють мозковий, або активаційний, гормон, який активізує виділення гормонів іншими ендокринними органами, що впливають на розвиток організму, линьку (екдізон), обмін речовин, затвердіння кутикули (бурсикон) та ін.

Органи чуття комах складні й різноманітні. Морфологічною і функціональною основою кожного з них є сенсили, що розкидані по тілу поодинці, або ж зібрані в більші чи менші скупчення. Кожна сенсила складається з кількох елементів. Це перш за все чутлива (рецепторна) клітина (одна або кілька), що має периферичний і центральний відростки. Центральний підросток іде до нервової системи. На кінці периферичного в більшості випадків є видозмінений джгутик, який по кутикулярній трубочці або каналу надходить до зовнішньої кутикулярної частини сенсили. Найпростішими є сенсили, що сприйма­ють механічні подразнення (механорецептори). Вони у вигляді волосків, що рухомо сполучені з кутикулою, розкидані по всьо­му тілу. Зміна положення волоска передається джгутику і чут­ливій клітині, у якій виникає збудження.

За таким же принципом побудовані і так звані хордотоналні і тимпанальні органи, сенсили яких розміщуються на різних частинах тіла (черевці, вусиках, ногах, крилах) поодинці чи групами і сприймають як звукові коливання (тимпанальні орга­ни), так і механічні вібрації навколишнього середовища (хордотональні органи). Хордотональні органи примикають до внутріш­ньої поверхні м'яких ділянок кутикули. Спеціалізованою фор­мою хордотональних органів у більшості комах є джонстонів орган, розміщений на другому членику антен. Він налічує велику кількість зовнішніх і внутрішніх сенсил, які реагують на найменші рухи тварини, коливання повітря чи субстрату. У комарів, жуків, вертячок джонстонів орган сприймає звукові коливання в діапазоні 150-550 кГц (звук, що відтворює самка під час польоту). Тимпанальні органи, як правило, заглиблені всередину і сполучаються із зовнішнім середовищем за допомо­гою барабанної перетинки - тоненької ділянки кутикули. Зву­ки комахи сприймають у широкому діапазоні: від 8-10 Гц (інфразвуки) до 55 000 Гц (ультразвуки). Деякі комахи не лише сприймають звуки, але й здатні відтворювати їх. Коники, на­приклад, відтворюють звуки, тручи одним крилом по-іншому; саранові - при терті стегон задніх ніг об верхні крила і т.д.

Хеморецептори комах представлені нюховими і смаковими сенсилами. Кутикулярні утворення нюхових сенсил різноманітні за формою (щетинки, конуси, пластинки) і розташовані головним чином на вусиках та щупиках. Вони ма­ють численні пори, що пронизують кутикулу і забезпечують над­ходження молекул пахучих речовин до чутливих елементів сенсил. Кількість нюхових сенсил буває дуже великою (у мух -2-4 тис, у бджоли - 10 тис). Нюх допомагає комахам у пошукаx їжі. Крім того, орієнтація за запахом є каналом передачі інформації, тобто своєрідною «мовою» комах. Доведено, що комахи виділяють у навколишнє середовище біологічно активні речовини феромони, які сприймаються іншими особинами даного виду і впливають на їхню поведінку, а іноді й на ріст і розвиток. Є феромони тривоги, оборони, слідові та ін. Статеві феромони - атрактанти - сприяють знаходженню особин протилежної статі. Експериментально доведено, що самці деяких мете ликів уловлюють запах атрактантів самки на відстані до 10 км.

Смакові сенсили знаходяться на ротових органах і лапках ніг. Їх кутикулярні елементи мають вигляд волосків чи кону­сів; вони також пронизані порами. До складу кожної сенсили входить декілька рецепторних клітин, кожна з яких реагує на певний смаковий подразник (солоне, кисле, гірке і солодке). Деякі метелики розрізняють розчинені цукри при дуже малій концентрації - 0,0027%.

0 р г а н и з о р у комах представлені парою складних фасеткових очей та 2-3 простими очками. Фасеткові очі складаються із зорових сенсил - оматидіїв, кіль­кість яких у різних видів комах неоднакова: активні хижаки бабки мають їх до 28 тис у кожному оці, а робочі мурашки, що живуть під землею, - усього 8-9. Зовні на поверхні ока кожний оматидій утворює шестигранну чи округлу комірку - фасетку. Оптична частина оматидія складається із прозорих кришталика (рогівки) і кришталевого конуса. Кришталик являє собою, по суті, прозорий шар кутикули і разом із видовженими прозори­ми клітинами кришталевого конуса утворює єдину оптичну си­стему - циліндричну лінзу. Сприймаючий апарат (сітківка) ома­тидія складається з рецепторних клітин (4-12) із нервовими від­ростками, які зв'язують їх із мозком. Кожна зорова клітина має особливу структуру - рабдомер, що складається з великої кіль­кості мікроворсинок, де знаходяться зорові пігменти. Ці кліти­ни витягнуті вздовж оматидія і в центрі утворюють світлочут­ливий елемент - зорову паличку, або рабдом. Саме в рабдомах здійснюється перетворення світлового сигналу на нервовий ім­пульс. Біля основи вони переходять у нервові волокна, які йдуть до зорових долей головного мозку. По краях оматидіїв залягають пігментіні клітини, які сприяють ізоляції оматидіїв один від одного.