Особенности строения и процессов жизнедеятельности

Тело на­секомых разделено на голову, грудь и брюшко. На голове находится пара членистых усиков, пара верхних и две пары нижних челюстей. Кроме того, они имеют пару сложных фасеточных глаз, а многие – и простые глазки. Строение ротового аппарата разнообразно и соответ­ствует характеру питания. Исходным считается грызущий ротовой аппарат, от которого в результате пищевой специализации произошли остальные типы: колюще-сосущий (у комаров, клопов, тлей и др.), сосущий (у чешуекрылых), лакающий (у пчел, шмелей), лижущий (у мух). Грызущим ротовым аппаратом обладают, в частности, насеко­мые отрядов жестко- и прямокрылых, а также многие личинки.

Рис. 27. Расчленённый самец жука-оленя: 1 – нижняя губа с щупиками; 2 – нижние челюсти с щупиками; 3 – жвалы (верхние челюсти); 4 – верхняя губа; 5 – наличник; 6 – усики; 7 – голова; 8 – переднегрудь; 9 – передние ноги; 10 – среднегрудь; 11 – надкрылья; 12 – средние ноги; 13 – заднегрудь; 14 – крылья; 15 – тазики задних ног; 16 – задние ноги; 17 – брюшко.

Грудной отдел состоит из трех сегментов, каждый из которых несет по паре членистых конечностей. На спинной стороне второго и третьего сегментов груди расположены две пары крыльев, представляющих собой выпячивания кожных покровов. У разных отрядов насекомых строение крыльев имеет свои отличительные черты. Так, у жуков передние крылья превращены в жесткие надкрылья. Для полета у них служит задняя пара крыльев, которые в покоящемся состоянии спрятаны под надкрыльями. У насекомых отряда двукрылые (мухи, комары) развита лишь передняя пара, а задняя редуцирована до небольших жужжалец. У группы парази­тических насекомых (вшей, блох) крылья утрачены.

Брюшной отдел у разных групп насекомых состоит из неодинакового количества сегментов (большей частью их 9-10) и лишен настоящих конечностей.

Кожные покровы насекомых устроены сходно с таковыми паукообразных. В коже расположены различные красящие вещества, определяющие окраску насекомых. Окраска может быть по­кровительственной, предупреждающей. Имеющиеся на поверх­ности хитиновой кутикулы многочисленные волоски выполняют функцию осязания. Покровы обильно снабжены различными же­лезами – восковыми, пахучими, прядильными, ядовитыми и т. д., выделения которых играют важную роль в жизни насекомых.

Поперечно-полосатая мускулатура особого развития достигает в грудном отделе, обеспечивая быстрые движения крыльев (от пяти до тысячи взмахов в секунду) и конечностей.

Как и у других членистоногих, пищеварительная система насекомых состоит из трех отделов. Строение переднего отдела кишечника модифицируется в зависимости от пищевой специализа­ции насекомых. У насекомых, питающихся твердой пищей, имеет­ся мускульный желудок (рис. 28). У питающихся жидкой пищей ротовая полость превращена в систему каналов, а желудок соса­тельного типа. Слюнные железы могут быть преобразованы в пря­дильные (гусеницы бабочек) или содержать антикоагулянты крови (у кровососущих форм). В заднем отделе кишечника большинства насекомых расположены специальные железы, предназначенные для всасывания воды из непереваренных остатков пищи.

Кроме мальпигиевых сосудов (от 2 до 200), органом выделе­ния служит и жировое тело, основная функция которого – запа­сание питательных веществ, необходимых для развития яиц во вре­мя зимовки. Конечным продуктом азотистого обмена насекомых является мочевая кислота, выделяемая в форме кристаллов, что связано с необходимостью сохранения воды в их теле.

Дыхание насекомых осуществляется исключительно с помо­щью сильно разветвленной системы трахей. Отверстия дыхалец расположены на боковых поверхностях груди и брюшка. Дыхаль­ца снабжены специальными клапанами, регулирующими поступ­ление в них воздуха, движение которого происходит при помощи сокращений брюшка. Живущие в воде насекомые – водяные мухи и клопы — вынуждены периодически подниматься на поверхность воды для запасания воздуха.

Рис. 28. Схема строения органов таракана: 1 – пищевод; 2 – зоб; 3 – мускулистый желудок; 4 – средняя кишка; 5 – выделительные трубки; 6 – боковые трахеи; 7 – брюшная нервная цепочка.

Кровеносная система насекомых в связи с особенностями строения органов дыхания развита слабо и не имеет принципиальных отличий от таковой других членистоногих (рис. 29). Кровь бес­цветная или желтоватая, редко красная, что зависит от растворен­ного в ней гемоглобина (например, у личинок комара-мотыля).

Нервная система, как и у других членистоногих, построена по типу окологлоточного нервного кольца и брюшной нервной цепочки. Надглоточный ганглий достигает высокого уровня развития, особенно у общественных насекомых (пчел, муравьев, тер­митов), преобразуясь в «головной мозг» с тремя отделами: перед­ним, средним и задним. Он иннервирует глаза и усики. Поведение общественных насекомых сложное.

Рис. 29. Кровеносная система насекомого: 1 – аорта; 2 – крыловидные мышцы; 3 – спинной сосуд – «сердце».

Органы чувств насекомых хорошо развиты. Органы зрения взрослой особи представлены фасеточными глазами, к которым иногда добавляются и простые глазки, расположенные на лбу и темени.

Некоторые насекомые обладают цветовым зрением (бабоч­ки, пчелы). Своеобразно устроены органы равновесия и слуха. Насекомые имеют острое обоняние, позволяющее им отыски­вать пищу и половых партнеров. Органы осязания располагаются чаще всего на усиках, а органы вкуса – на ротовых конечностях.

Высокоразвитая нервная система и совершенные органы чувств определяют сложное поведение насекомых, особенно обществен­ных. Оно определяется инстинктами, которые представляют со­бой врожденные комплексы реакций.

Типы развития насекомых. Насекомые раздельнополые, большинство из них с хорошо выраженным половым диморфизмом. Половые железы парные, у самцов нередко имеется совокупи­тельный орган. Яйца богаты желтком и откладываются во внеш­нюю среду. После выхода из яйца развитие организма насекомого происходит с неполным или полным превращением (метамор­фозом).

У насекомых с неполным превращением из яиц вылупляются личинки, похожие по внешнему виду на взрослое насекомое, но отличающееся от него меньшими размерами и недоразвитыми крыльями и половой системой. С каждой линькой они становятся все больше похожими на взрослую форму.

Напротив, у насекомых с полным превращением развитие идет с последовательной сменой форм, совершенно непохожих одна на другую. Из яйца вылупляется червеобразная личинка (у бабочки она называется гусеницей), которая ползает, много ест, несколько раз линяет и с каждой линькой становится крупнее.

Рис. 30. Развитие перелётной саранчи.

В результате последней личиночной линьки образуется куколка, которая не двигается и не питается. Куколки раз­ных отрядов насекомых с полным превращением имеют различное строение, но общим для них является разрушение анатомических структур личинки и использование этого материала для построения органов взрослого насекомого. Регуляция всех стадий метаморфоза происходит при участии специальных гормонов.

У насекомых с полным превращением личинка (гусеница) и взрослая особь различаются не только внешним видом, но и способом и объектами питания. Так, гусеница бабочки капустницы питается листьями, взрослая бабочка сосет цветочный нектар. Кроме того, личинки и взрослые насекомые заселяют разные места обитания. Например, личинка комара живет в пресных во­доемах и питается водорослями и простейшими, а взрослый ко­мар (самка) обитает в наземных условиях и сосет кровь человека и других млекопитающих. Благодаря таким различиям в источни­ках пищи и местах обитания ослабляется внутривидовая конку­ренция, что способствует процветанию насекомых.

Рис. 31. Развитие бабочки кольчатого коконопряда: 1 – самец; 2 – самка; 3 – кладка яиц; 4 – гусеница; 5 – куколка.

Роль насекомых в природе, их практическое значение

На­секомые при их разнообразии и огромной численности играют важную роль в природе и жизни человека. Они являются опыли­телями растений, истребляют вредных представителей этого клас­са и выполняют роль санитаров. Некоторых полезных насеко­мых – пчел, шелкопрядов – человек одомашнил. Вместе с тем велик и вред, наносимый насекомыми. В зависимости от объек­та нападения вредных насекомых делят на несколько групп: вре­дители поля, сада, огорода, амбарные вредители, переносчики болезней.

В целях защиты растений от насекомых используют разные способы борьбы с ними. Широко применяется сбор насекомых с помощью ловчих канав, колец, бредней, насекомоуловителей (механический способ) и др. Кроме того, борьба ведется и химичес­ким методом, при котором на насекомых воздействуют ядами. Но использование химических веществ приводит к отравлению почвы, воды, уничтожению наряду с вредными и полезных на­секомых. Поэтому в последнее время признание получил био­логический способ борьбы, при котором человек использует естественных врагов насекомых: насекомоядных птиц, насекомых-хищников (жужелиц, божьих коровок и др.). Искусственно раз­водят наездника-трихограмму для борьбы с яблонной плодо­жоркой.

Отряды насекомых. Класс Насекомые включает большое количество отрядов. Основой их выделения служит строение

крыльев, ротового аппарата и тип развития. Характеристика основных отрядов Насекомых представлена в табл.1.

Таблица 1.

Основные отряды насекомых

Отряд и его представители	Характерные признаки	Значение
1	2	3
Насекомые с неполным превращением
Стрекозы (большое коро­мысло, красотки, стрелки и др.)	Две пары крыльев (одинаковые у подот­ряда равнокрылых и несколько различные у представителей подот­ряда разнокрылых) с мелкой сетью жилок. Большие, сходящиеся на темени сложные глаза. Грызущий рото­вой аппарат.	Являясь прожорливыми хищниками, уничтожают большое количество насеко­мых-вредителей.
Прямокрылые (кузнечики, сверчки, саранча, медведки)	Передние крылья жест­кие с почти параллель­ными продольными жилками. Задние кры­лья более широкие с радиально-расходящимися  продольны-ми жилками. Грызущий ротовой аппарат.	Большинство представите­лей отряда — вредители растений. Саранча, поедая листья и стебли, вредит посевам. Кузнечики прино­сят вред садам и виноград­никам. Медведки, роясь в почве, повреждают корни растений.
Полужесткокры­лые, или Клопы (клопы-черепаш­ки, постельный клоп, водомерки и др.)	Половина каждого надкрылья от его осно­вания жесткая и состо­ит из толстого слоя хитина, а другая поло­вина более тонкая, перепончатая. У неко­торых клопов (постель­ный и др.) крылья редуцированы. Ротовой аппарат колюще-сосу­щего типа. Многие виды имеют пахучую железу, поэтому у них неприятный запах.	Среди клопов есть много паразитов. Капустный клоп повреждает рассаду капусты. Хлебным злакам вредят черепашки. Постельный клоп беспокоит человека своими укусами и может быть переносчиком возбу­дителей болезней.

Продолжение табл.1.

1	2	3
Насекомые с полным превращением
Жесткокрылые, или Жуки (майские жуки, жуки-щелкуны,  жуки-долгоноси-ки, хлебный жук [кузька], лис­тоеды [колорад­ский жук], жуки-короеды, жуки-плавунцы, жужелицы, божьи коровки, жуки-навозники и др.)	Первая пара крыль­ев — жесткие надкры­лья — прикрывает вторую пару перепон­чатых крыльев. Рото­вой аппарат грызущий.	Многие из жуков вредят растениям, майские жуки поедают листья, а их личин­ки — корни деревьев. Ли­чинок жуков-щелкунов называют проволочными червями. Они питаются подземными частями карто­феля, злаков. Колорадский жук и его личинки поедают листья картофеля. Личинки долгоносика—яблонного цветоеда—уничтожают завязи цветка, а личинки свекловичного долгоноси­ка — корни свеклы. Среди жуков есть и полезные. Это хищные жуки (жужелицы и красотелы), охотящиеся за гусеницами шелкопрядов. Божьи коровки и их личин­ки питаются тлями. Жуки-навозники и их личинки, поедая навоз, являются своеобразными санитарами.
Чешуекрылые, или Бабочки (капустная белян­ка, боярышница, яблонная моль, плодожорка, ком­натная моль, шел­копряды)	Две пары очень боль­ших по сравнению с те­лом насекомого крыль­ев, окрашенных в раз­личные цвета. Окраска крыльев зависит от окраски и расположе­ния чешуек. Жилки на крыльях расположены продольно. За исклю­чением некоторых молей, бабочки имеют сосущий ротовой аппа­рат.	Личинки бабочек, поедая надземные части растений, приносят вред. Личинки капу­стной белянки поедают листья капусты и других крестоцвет­ных. Личинки боярышницы, яблонной моли и плодожорки наносят вред плодовым де­ревьям. Личинки комнатной моли питаются шерстью тка­ней или мехов и повреждают одежду, ковры, обивку мебе­ли. Личинки соснового шел-копряда, поедая хвою, вредят сосновым лесам; личинки кольчатого шелкопряда по­вреждают плодовые сады. Принося вред на личиночной стадии, взрослые бабочки,

Продолжение табл. 1.

1	2	3
		производя опыление растений, приносят пользу. Польза ба­бочек и в том, что они являют­ся пищей для птиц. Среди бабочек есть и одомашненные формы. Это дубовый и туто­вый шелкопряды. Их гусени­цы имеют сильно развитые шелкоотдели-тельные железы, выделяющие шелковую нить. Этой нитью гусеница окуты­вает себя перед окукливанием. Шелковистый кокон служит защитой куколки от неблаго­приятных условий, а для человека – сырьём для получения шелка
Перепончатокры­лые (наездники, пилильщики, пчелы, осы, шме­ли, муравьи и др.)	Задние крылья всегда меньше передних. Обе пары прозрачные, со сравнительно редкими продольными и попе­речными жилками. Рото­вой аппарату большин­ства видов грызущий, а у жалоносных (пчелы)— грызуще-сосущего типа. Пчелы, осы, некоторые муравьи имеют жало, представляющее изме­ненный яйцеклад. Образ жизни различен. Одни [наездники, пилильщи­ки, некоторые осы) жи­вут в одиночку, другие (пчелы, муравьи, неко­торые осы) – большими семьями и являются обществен-ными насекомыми. Между особями внутри семьи наблюдается разделение труда.	Велико значение перепонча­токрылых как опылителей растений. Пчела медоносная образует воск, пчелиный яд, пчелиное молочко, использу­емые в медицине и парфюме­рии. Полезен и пчелиный мед. Большую пользу приносят наездники. Откладывая яйца в тело личинок и яйца многих, вредных насекомых, они по­могают человеку в борьбе с ними. Полезны в этом отно­шении и осы: запасая пищу своим личинкам, они перед откладыванием яиц парали­зуют и затаскивают в норы гусениц многих вредных насе­комых. Есть среди перепонча­токрылых и вредители. Сам­ки пилильщиков имеют пило­-
Окончание табл.1.
1	2	3
		образный яйцеклад, которым пропиливают завязь растений для откладывания яиц. Вышедшие из яиц личинки поедают листья растений.
Двукрылые (мухи, оводы, слепни, комары, мошки, москиты и др.)	Задняя пара крыльев редуцирована. Их остатки превратились в жужжальца. Передняя пара крыльев у основания сильно сужена. Ротовые органы лижущего (у мухи) и колюще-сосущего (комара) типа.	Многие виды переносят возбудителей болезней: самки малярийного комара – возбудителя малярии, москиты – возбудителя москитной лихорадки, мухи – возбудителей желудочно-кишечных заболеваний, яйца паразитических червей. Личинки бычьего овода паразитируют в коже крупного рогатого скота.

Контрольные вопросы:

1. Что общего в своём строении имеют членистоногие разных классов?

2. Какие особенности в своём строении и процессах жизнедеятельности имеют ракообразные?

3. Какова роль ракообразных в природе и их практическое значение?

4. Какие особенности строения и жизнедеятельности у паукообразных?

5. Какие пауки представляют опасность для человека?

6. Назовите других представителей класса паукообразные.

7. Какие особенности строения и жизнедеятельности имеют насекомые?

8. Какие типы развития имеют насекомые?

9. Какова роль насекомых в природе и хозяйственной деятельности человека?