Класс Насекомые

Класс Насекомые — самый многочисленный не только среди членистоногих, но и среди всех животных вообще. Известно не менее полутора миллионов видов насекомых.

Насекомые освоили все оболочки биосферы: гидросферу, верхнюю часть литосферы и даже нижние слои атмосферы.

Насекомые являются единственными беспозвоночными, которые имеют крылья и способны летать произвольно, что позволило им освоить и воздушное пространство. Ни одна другая группа беспозвоночных не может соперничать с насекомыми по разнообразию адаптации к различным условиям обитания.

Тело насекомых чётко разделено на голову, грудь и брюшко, подвижно соединённые между собой. Голова состоит из акрона и слившихся четырёх сегментов головы.

На голове располагается ротовое отверстие, глаза и пара антенн, которые гомологичны (подобны) антеннулам (первой паре антенн) ракообразных, являются придатками.

Антенны насекомых называют усиками, они выполняют функцию органов чувств, в первую очередь осязания и обоняния.

Придатки сегментов головы — это видоизмененные конечности, которые располагаются вокруг ротового отверстия и в совокупности образуют ротовой аппарат, в состав которого входят мандибулы (верхние челюсти). Мощные мандибулы называют жвалами; первая пара нижних челюстей, или первые максиллы; вторая пара нижних челюстей, или вторые максиллы, которые вместе образуют непарную нижнюю губу. К ротовому аппарату также относится и верхняя губа, представляющая собой вырост кутикулы.

Строение ротового аппарата зависит от характера пищи: он может быть грызущим, сосущим, колюще-сосущим, лакающим, лижущим и т. д.

Грудь состоит из трёх сегментов: переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь. Все они несут по одной паре ходильных конечностей, а последние два сегмента ещё и по паре крыльев.

Членики конечности соединены между собой подвижными суставами, что позволяет животному совершать разнообразные движения.

Крылья насекомых не связаны с конечностями, они представляют собой выросты покровов тела, куда продолжаются нервные волокна и элементы трахейной системы, хорошо заметные на крыле в виде жилок.

Чаще всего крылья различные, хотя у стрекоз они почти одинаковы. У полужесткокрылых (клопов) передняя пара крыльев частично затвердевает, а у жесткокрылых (жуков) затвердевает полностью и превращается в жесткие надкрылья, которые защищают заднюю пару настоящих крыльев.

У двукрылых (мухи и комары) полноценными крыльями становится передняя пара, тогда как задняя видоизменяется в жужжальца.

Брюшко может содержать разное количество сегментов. Конечности на брюшке обычно отсутствуют, но у тараканов они сохраняются в виде придатков.

Отличительной чертой насекомых является наличие у них хитинового экзоскелета, представляющего собой наружный покров тела и конечностей.

Скелетные мышцы у насекомых развиты очень хорошо. Разнообразие мышц позволяет насекомым совершать очень сложные движения. Особое значение для насекомого имеют крыловые мышцы, обеспечивающие машущие движения крыльев в полёте.

Особенностью мышц является то, что на каждый нервный импульс волокна реагируют серией сокращений, что позволяет животному совершать очень большое число взмахов крыльев.

Пищеварительная система хорошо развита. Строение каждого отдела зависит от характера пищи. Ротовая полость, расположенная на голове, окружена частями ротового аппарата. В неё впадают протоки слюнных желёз.

Глотка продолжается в пищевод, который у многих видов (например, пчёл) внизу образует расширение — зоб, в котором пища задерживается, перемешивается и подвергается воздействию пищеварительных ферментов.

У хищных насекомых, а также у питающихся твердой пищей (например, тараканов, саранчи и др.) за зобом следует жевательный желудок, мускулистая стенка которого образует твердые выросты, перетирающие грубо измельченную частями ротового аппарата пищу до состояния гомогенной кашицы. В средней кишке биополимеры расщепляются и всасываются питательные вещества.

Для увеличения функциональной поверхности в начале средней кишки имеются пилорические придатки — несколько слепых выпячиваний. Кроме того, в стенке средней кишки имеются многочисленные складки.

На границе между средней и задней кишкой у насекомых имеются многочисленные мальпигиевы сосуды.

Задняя кишка заканчивается прямой кишкой, которая перед анальным отверстием образует клоакальное расширение, служащее для накопления фекалий.

Дыхательная система насекомых трахейного типа. По бокам двух задних грудных и брюшных сегментов имеются до десяти пар отверстий — дыхалец (стигм), которые ведут в крупные трахейные стволы.

Внутри тела насекомого стволы многократно ветвятся, образуя тонкие трубочки — трахеи, сообщающиеся между собой на брюшной стороне.

Самые мелкие трахеи — трахеолы — тонкостенные, что облегчает газообмен. Трахеи пронизывают все тело насекомого, а их конечные ветви даже проникают внутрь отдельных клеток.

Кровеносная система насекомых незамкнутая. Сердце, расположенное на спинной стороне под слоем мышц в полости перикардиального синуса, имеет вид длинной трубки со слепым задним концом.

Передний конец трубки сердца продолжается в аорту, куда поступает гемолимфа после сокращения сердца, обратный ток жидкости невозможен из-за клапанов.

Аорта направляется к голове, где открывается. Из головы гемолимфа стекает по синусам в грудь и брюшко, омывает внутренние органы и затем изливается в полость перикардиального синуса, окружающего сердце. Гемолимфа поступает в полость сердца благодаря сокращению парных крыловидных мышц, расположенных по ходу сердца под ним.

Относительная простота строения кровеносной системы насекомых (например, отсутствие периферических сосудов) связана с тем, что тканевой газообмен выполняет дыхательная трахейная система. Поскольку газообмен во всём теле обеспечивают трахеи, кровеносная система служит только для транспорта питательных и биологически активных веществ к органам и тканям, а также удаления из них продуктов распада.

Гемолимфа содержит мало дыхательного пигмента, поэтому чаще всего она бесцветная. Форменные элементы крови малочисленны, в основном это фагоциты.

Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, перикардиальными клетками, нефроцитами и жировым телом.

Мальпигиевы сосуды располагаются на границе между средней и задней кишкой.

Каждый сосуд — это тонкая трубочка, свободный конец которой заканчивается слепо, а другой впадает в полость кишечника.

Из гемолимфы, омывающей снаружи мальпигиевы сосуды, поглощаются растворённые продукты распада и переводятся в нерастворимую форму — кристаллы мочевой кислоты, которые поступают в полость мальпигиевых сосудов и постепенно перемещаются по направлению к полости кишки.

Через стенки сосудов освободившаяся вода всасывается обратно в гемолимфу, а обезвоженные продукты выделения выводятся наружу через анальное отверстие вместе с фекалиями. Такое строение выделительной системы очень выгодно для насекомых, так как выводит из организма практически сухие вещества, что существенно снижает потерю воды и позволяет им обитать в очень жарком климате в условиях дефицита воды.

Жировое тело обладает выделительной функцией. В нем запасаются питательные вещества и накапливаются продукты обмена, причём, попав в жировые клетки, эти вещества остаются в них навсегда и вообще не выводятся из организма.

Нервная система образована головным мозгом и брюшной нервной цепочкой. Головной мозг — это сложно организованный надглоточный ганглий.

Его верхнюю часть составляет протоцеребрум с большими зрительными долями, иннервирующими глаза. Ниже располагается дейтоцеребрум, его основную часть составляют обонятельные доли, иннервирующие усики. Тритоцеребрум образует самую нижнюю часть головного мозга и большую часть окологлоточных коннективов, ведущих к подглоточному ганглию.

Брюшная нервная цепочка состоит из крупного подглоточного ганглия, иннервирующего части ротового аппарата, трёх менее крупных грудных ганглиев, иннервирующих главным образом мышцы конечностей и крыловые мышцы, и брюшных ганглиев, которые иннервируют сегменты брюшка. У многих насекомых соседние ганглии сливаются между собой, при этом возникают более крупные скопления нервных клеток – нервные узлы.

Кроме соматической нервной системы, у насекомых хорошо развита вегетативная симпатическая нервная система.

Она начинается от нервов, отходящих от головного мозга, и имеет собственные ганглии. Симпатическая нервная система управляет деятельностью внутренних органов. Во всех отделах нервной системы насекомых имеются нейросекреторные клетки, обеспечивающие гуморальную регуляцию деятельности организма.

Поведение многих насекомых очень сложное. Особенно это относится к общественным насекомым (муравьям, пчёлам и др.), обладающим сложными механизмами коммуникации, у которых информация передаётся от одной особи к другой.

Органы чувств насекомых обычно многообразные и очень хорошо развитые. Насекомые воспринимают все основные типы раздражений — механические, вкусовые, обонятельные, звуковые, световые — и способны определять положение тела в пространстве. Отсутствие некоторых из этих функций обычно вызвано особенностями образа жизни того или иного вида насекомых.

Механические раздражения воспринимают сенсиллы, расположенные, главным образом, на усиках.

Сенсиллы — это простейшие кожные органы чувств у беспозвоночных, выполняющие функцию органов осязания, вкуса, обоняния. Сенсилла представляет собой видоизменённый участок покровов тела (волосок, ямка, пластинка и т. п.), к которому подходят отростки одного или нескольких чувствительных нейронов.

Вкусовые сенсиллы, локализованные на органах ротового аппарата и на нижних члениках ходильных ног, являются органами вкуса. Обонятельные сенсиллы располагаются в основном на антеннулах и на челюстных щупиках.

У многих насекомых обоняние развито великолепно. Например, самец шелкопряда обнаруживает неоплодотворённую самку по запаху на расстоянии нескольких километров.

Большинство насекомых способно воспринимать звуки, но органы слуха имеются у тех насекомых, которые сами издают звуки. Например, у кузнечиков имеются тимпанальные органы, расположенные на ногах.

Снаружи тимпанальные органы выглядят как упругие перепонки, которые, подобно барабанной перепонке в органе слуха позвоночных, могут приходить в колебание от действия звуковых волн.

Глаза насекомых могут быть простыми или сложными. Простые глаза имеются как у личинок, так и у взрослых особей, однако у взрослых они закладываются заново, поскольку в процессе онтогенеза личиночные глаза дегенерируют.

Значительно более совершенными являются сложные глаза, образованные большим количеством отдельных глазков — омматидиев.

Каждый омматидий в составе сложного фасеточного глаза функционирует как отдельный глаз, воспринимая небольшую часть пространства. При этом насекомое получает изображение окружающего мира в виде сложной мозаики из отдельных крохотных картинок.

Половая система насекомых раздельнополая. У многих видов выражен половой диморфизм, проявляющийся в разных размерах тела, крыльев или каких-либо придатков.

Мужская половая система образована парными семенниками. Семяпроводы соединяются, образуя непарный семяизвергательный канал. Перед тем как соединиться, семяпроводы образуют расширения — семенные пузырьки, в которые впадают придаточные железы.

Семяизвергательный канал проходит через совокупительный орган, который вместе с анальным отверстием открывается в клоаку.

Женская половая система состоит из парных яичников и половых путей: яйцевые трубки, парный яйцевод, непарная матка, влагалище. Во влагалище также открывается мешковидный семяприёмник, в котором хранится сперма после спаривания, причём у некоторых насекомых сперма может сохраняться очень долго. Так, например, матка пчёл после спаривания всю жизнь (около пяти лет) откладывает оплодотворённые яйца.

У насекомых, откладывающих яйца в древесину или в другие твёрдые структуры, имеется специальный орган — яйцеклад, который представляет собой видоизменённые брюшные конечности.

В течение жизни самка откладывает огромное количество яиц. Например, пчелиная матка откладывает две-три тысячи яиц в сутки, а в течение всей жизни — до полутора миллионов.

Ещё более плодовитой является царица термитов, которая живёт до десяти лет, откладывая в сутки до 30 000 яиц!

Личинка не всегда развивается из оплодотворённого яйца. Так, например, у общественных насекомых (пчёл, муравьёв и др.) из оплодотворённых яиц развиваются только самки, а мужские особи — из неоплодотворённых.

У тлей вообще нет самцов, вся популяция представлена самками, размножающимися партеногенезом.

Развитие насекомых может быть прямым или непрямым, то есть оно осуществляется либо с метаморфозом, либо без него.

Основные признаки класса Насекомые:

1. Тело насекомых подразделяется на три сегментированных отдела: голова, грудь и брюшко.

2. Наружные покровы тела представлены хитиновым экзоскелетом.

3. Пищеварительная система насекомых состоит из кишечного тракта и пищеварительных желёз.

4. Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, которые открываются в заднюю кишку.

5. Кровеносная система незамкнутая. Сердце трубчатое. Кровь (гемолимфа).

6. Дыхательная система большинства насекомых представлена множеством трахей.

7. Центральная нервная система насекомых представляет собой цепь отдельных ганглиев.

8. Органы чувств многообразные и очень хорошо развитые.

9. Половая система раздельнополая. У многих видов выражен половой диморфизм.

10. Развитие насекомых может быть прямым или непрямым.