Тип Членистоногие. Общая характеристика типа

Членистоногие – самый многочисленный тип царства Животные, включающий более 1 миллиона видов, то есть больше, чем общее количество видов всех остальных организмов, вместе взятых.

Каждый год учёные открывают сотни новых видов, и по приблизительным оценкам их общее количество превышает два миллиона членистоногих!

Предками членистоногих, вероятно, были древние кольчатые черви. Сходство проявляется в сегментации тела, строении нервной системы и конечностей.

Членистоногие заселили все среды обитания: морские и пресные водоёмы, наземно-воздушную среду и почву.

К жизни в наземной среде приспособились представители трёх классов: Паукообразные, Насекомые и Многоножки. Они являются настоящими наземными животными и широко распространены во всех климатических зонах.

Членистоногие очень разнообразны по внешнему виду. Но для них характерны общие особенности строения. Рассмотрим их.

Членистоногие – многоклеточные животные с билатеральной симметрией и вторичной полостью тела. В процессе развития сегментированный целом смешивается с остатками первичной полости тела, поэтому у взрослых особей полость тела смешанная – миксоцель.

Тело сегментировано. Но, в отличие от гомономной сегментации кольчатых червей, у членистоногих она гетерономная, то есть строение сегментов разных частей тела различное. Сегменты сливаются, образуя три отдела тела: голову, грудь и брюшко. У некоторых групп членистоногих голова сливается с грудью, образуя головогрудь (пауки и некоторые раки); у клещей сливаются все отделы, образуя монолитное тело. Голова состоит из головной лопасти – акрона и четырёх сегментов. На акроне большинства членистоногих имеются придатки – усики, или антенуллы, рот и органы чувств.

Грудь выполняет в основном двигательную функцию, здесь располагаются органы движения (конечности и крылья). В брюшке находится большая часть внутренних органов. Количество сегментов в груди и в брюшке широко изменяется у разных видов.

Покровы тела представлены многослойной хитинизированной кутикулой, которая образует экзоскелет (наружный скелет). Кутикула покрывает тело снаружи и выстилает начальные отделы передней и задней кишок, половых протоков. Кутикула состоит из наружного слоя – эпикутикулы и расположенной под ней протокутикулы. Эпикутикула обеспечивает защиту от потери влаги, что даёт возможность членистоногим, в отличие от кольчатых червей, длительное время жить без воды или в сухой почве. Протокутикула придаёт прочность покровам.

Её основой является органическое соединение – хитин, обеспечивающий кутикуле гибкость.

У ракообразных и многоножек кутикула дополнительно пропитана солями и становится благодаря этому более жёсткой. Наличие прочных покровов позволяет животному быстро передвигаться. Но жёсткая кутикула нерастяжима и поэтому препятствует росту животного.

Поэтому периодически происходит линька, в ходе которой старая кутикула отделяется и сбрасывается, а под ней к этому времени уже образуется новая.

Новая кутикула некоторое время мягкая и растяжимая, поэтому животное может увеличивать свои размеры.

Благодаря смешанной полости тела животное ускоренно растёт: кутикула может заполняться большим количеством жидкости, из-за чего размер тела быстро увеличивается. После этого покровы тела затвердевают, и дальнейшее увеличение размера невозможно до следующей линьки. Таки образом, членистоногие растут не непрерывно, а периодически, после линек. Такой рост называется периодическим или прерывистым.

Главной особенностью членистоногих является наличие у них подвижных конечностей.

Они состоят из члеников, отсюда и название типа.

Конечности подвижно соединены с телом и представляют собой многочленные рычаги, способные к сложным движениям.

Конечности членистоногих функционируют эффективно, так как состоят из нескольких звеньев, подвижно соединённых между собой суставами. Важно, что конечности, расположенные на разных частях тела, специализированы и обеспечивают разнообразные виды движений – ходьбу, бег, прыгание, плавание, а также выполняют ряд других функций – захват и измельчение пищи, дыхание и осязание.

Число ходильных конечностей на грудном отделе тела у членистоногих разное: у рака 5 пар, у паука – 4, у насекомых – 3.

Мышечная система более совершенна, чем у других беспозвоночных. У них нет кожно-мускульного мешка. Членистоногие имеют поперечнополосатую мышечную ткань. Их мышцы образуют пучки мышечных волокон, которые прикрепляются изнутри к наружному скелету и обеспечивают движения отдельных частей тела. В зависимости от выполняемой функции мышцы делят на различные группы (сгибатели – разгибатели, приводящие – отводящие, синергисты – антагонисты).

В пищеварительной системе различают дифференцированные передний, средний и задний отделы. Средняя кишка имеет энтодермальное происхождение, передняя и задняя – эктодермальные и выстланы кутикулой.

У многих членистоногих имеется развитый ротовой аппарат. В зависимости от характера пищи (жидкая или твёрдая) и способа её потребления у членистоногих развиваются различные ротовые аппараты: грызущий, колюще-сосущий, сосущий, лакающий и лижущий. В передней кишке выделяются мускульная глотка, пищевод, зоб и мускульный желудок.

Зоб служит для накопления и сохранения жидкой пищи. Основное переваривание пищи и всасывание питательных веществ происходят в средней кишке, стенки которой имеют железистые клетки. Непереваренные остатки поступают в заднюю кишку и удаляются через анальное отверстие.

Хорошо развитые дыхательная и кровеносная системы обеспечивают высокую подвижность членистоногих.

Дыхательная система. Можно выделить три основных типа дыхания: жаберное (у морских видов), лёгочное и трахейное (у наземных).

Жабры ракообразных представляют собой видоизменённые конечности или их выросты.

Лёгкие также образуются на основе конечностей. Лёгочные мешки есть у скорпионов и некоторых пауков. У большинства пауков, кроме лёгочных мешков, развиваются и трахеи.

Трахейное дыхание – наиболее совершенное, оно представлено системой многочисленных ветвящихся трубочек, пронизывающих всё тело животного, по которым проходит воздух. С внешней средой трахеи сообщаются дыхательными отверстиями.

Обычно у различных членистоногих имеется только один тип органов дыхания.

Кровеносная система – незамкнутая. Сердце представляет собой расположенную на спинной стороне тела трубку, разделённую перегородками на несколько камер, которые сокращаются последовательно друг за другом.

По сосудам и лакунам течёт гемолимфа, которая представляет собой кровь, смешанную с тканевой жидкостью. Дыхательный пигмент растворён в гемолимфе. Клеточные элементы – фагоциты. Они защищают организм путём поглощения (фагоцитоза) вредных чужеродных частиц.

Движение гемолимфы осуществляется благодаря сокращениям сердца. Гемолимфа из сердца направляется в сосуды, а из них изливается в полостные лакуны, окружающие внутренние органы, и заполняет их.

Заполненная гемолимфой полость тела членистоногих называется гемоцелем.

У членистоногих с трахейным типом дыхательной системы кровь обеспечивает только транспорт питательных веществ, органы снабжаются кислородом непосредственно из трахей. У остальных форм кровеносная система доставляет к органам и питательные вещества, и кислород.

Выделительная система представлена видоизменёнными метанефридиями: зелёная железа у речного рака, коксальные железы, перикардиальные клетки, жировое тело, мальпигиевы сосуды у наземных видов.

Мальпигиевы сосуды – многочисленные короткие трубочки, открывающиеся на границе между средней и задней кишкой.

Нервная система организована как у кольчатых червей в виде нервной брюшной цепочки.

Происходит олигомеризация – уменьшение числа парных брюшных ганглиев вследствие их слияния друг с другом в связи с укорочением тела или малыми размерами животного.

При этом увеличена роль надглоточных ганглиев, которые сообща образуют головной мозг, состоящий из трёх отделов: переднего – протоцеребрума, среднего – дейтоцеребрума и заднего – тритоцеребрума.

Обычно очень хорошо развиты многочисленные органы чувств (осязания, вкуса, обоняния, зрения, равновесия, слуха). Они обеспечивают животному восприятие основных сигналов внешней среды (свет, температуру, звук и другие).

Рассмотрим половую систему. Членистоногие – раздельнополые животные, у них часто выражен половой диморфизм. Оплодотворение внутреннее.

Постэмбриональное развитие у некоторых видов прямое, у большинства – с неполным или полным метаморфозом.

У насекомых с неполным превращением из яиц выходят личинки, похожие по внешнему виду на взрослое насекомое, но отличающееся от него меньшими размерами и недоразвитыми крыльями и половой системой.

У насекомых с полным превращением развитие идёт с последовательной сменой форм, совершенно не похожих одна на другую.

Из яйца выходит червеобразная личинка (у бабочки она называется гусеницей), которая ползает, много ест, несколько раз линяет и с каждой линькой становится крупнее. В результате последней личиночной линьки образуется куколка, которая не двигается и не питается. У куколки происходит разрушение анатомических структур личинки и использование этого материала для построения органов взрослого насекомого.

Некоторые насекомые приобрели способность на разных стадиях развития существовать в двух средах – водной и наземной. Например, личинка комара живёт в пресных водоёмах и питается водорослями и простейшими, а взрослый комар (самка) живёт в наземных условиях и сосёт кровь человека и других млекопитающих. Бесполое размножение отсутствует, способность к регенерации выражена слабее, чем у кольчатых червей.

Тип Членистоногие подразделяется на четыре подтипа: трилобитообразные, жабродыщащие, трахейные и хелицеровые. На следующих уроках мы рассмотрим организацию данных подтипов.

Главные признаки типа Членистоногие:

1. Тело сегментировано и разделено на отделы.

2. Конечности состоят из члеников.

3. Полость тела смешанная (миксоцель).

4. Покровы тела образованы кожным эпителием, который выделяет наружу многослойную кутикулу.

5. Пищеварительная система включает три отдела.

6. Кровеносная система незамкнутая, есть сердце.

7. Дыхательная система представлена жабрами, трахеями или лёгочными мешками.

8. Выделительная система представлена зелёными железами, жировым телом или мальпигиевыми сосудами.

9. Нервная система представлена окологлоточным нервным кольцом и брюшной нервной цепочкой.

10. Размножение только половое.