Насекомые - настоящие наземные беспозвоночные. Класс насчитывает около 1 млн. видов. Тело насекомых четко разделено на голову, грудь, брюшко. Голова образована четырьмя сегментами. Грудной отдел состоит из трех сегментов, у каждого одна пара конечностей. Второй и третий сегменты на спинной стороне обычно несут по паре крыльев. Брюшко состоит из 8-12 члеников.
Общая характеристика
Типичным представителем этого класса является майский жук. Длина его составляет 2-2,5см. Форма тела цилиндрическая. Цвет - светло-коричневый. По бокам брюшка имеются характерные треугольные белые пятна.
Майский жук — типичный представитель класса Насекомые
На голове майского жука располагаются органы чувств и ротовые органы. Органами чувств насекомых являются два фасеточных глаза. Впереди глаз находится пара усиков с расширенными пластинками на конце, выполняющими роль органов обоняния.
Органы осязания и вкуса - щупики. Они находятся попарно на нижней губе и на нижних челюстях. К ротовым органам относятся верхняя и нижняя губы, верхние и нижние челюсти. Верхняя губа и верхние челюсти одночленные. Нижняя губа и нижние челюсти многочленные.
По характеру строения ротовых органов у насекомых различают грызущие, колюще-сосущие, лакающие, режуще-сосущие и другие ротовые аппараты, что связано с разнообразием пищи, употребляемой разными насекомыми.
Майский жук относится к отряду жуков или жесткокрылых. У насекомых, относящихся к этому отряду, первая пара крыльев превратилась в жесткие надкрылья, служащие чехлом для второй пары перепончатых крыльев, используемых при полете.
Прежде чем взлететь, майский жук приподнимает надкрылья, отводит их в сторону и расправляет сложенные под ними перепончатые крылья. Во время полета крылья выполняют такую же роль, как несущие плоскости у самолета, а надкрылья - ту же роль, что пропеллер самолета.
Ноги майского жука снабжены острыми коготками, что помогает ему крепко цепляться за листья и веточки.
Брюшко майского жука состоит из 8 сегментов; их видно только с нижней стороны, так как верхняя его часть почти вся (за исключением заостренного кончика брюшка) скрыта надкрыльями.
Питание насекомых . Питается майский жук молодыми листьями деревьев. Проглоченная пища через пищевод попадает в объемистый зоб, а из него в желудок, где перетирается хитиновыми зубчиками. В кишке измельченная пища окончательно переваривается и всасывается, а непереваренные остатки попадают в заднюю кишку и выбрасываются наружу через заднепроходное отверстие.
Дыхательная система у насекомых представлена трахеями. Это многочисленные ветвящиеся трубки, в которые воздух попадает через специальные отверстия - дыхальца, или стигмы. Трахеи распределяют воздух по телу, достигая всех органов. Работа органов дыхания насекомых связана с работой мышечной системы брюшка: при его сокращении воздух выталкивается из трахей, а при расширении брюшка в них попадает свежий воздух.
Кровеносная система насекомых представлена сердцем и сосудами. Сердце и аорта расположены на спинной стороне. В связи с тем, что имеется разветвленная сеть трахей, кровеносная система развита слабо и лишена функции переносчика кислорода. Жидкость, циркулирующая по кровеносной системе, называется гемолимфой. В ней находятся белые кровяные тельца.
Органы выделения насекомых - многочисленные трубочки (мальпигиевы сосуды), впадающие на границе средней и задней кишок. Просвет их заполнен зернами мочевой кислоты - главным продуктом диссимиляции у насекомых. Кроме того, выделительную функцию несет жировое тело. В нем также скапливается, хотя и не удаляется из тела, мочевая кислота, поэтому с возрастом концентрация ее в жировом теле увеличивается. Жировое тело является «почкой» накопления. Однако основная функция жирового тела - накопление запасных питательных веществ: жира, гликогена, белка.
Нервная система насекомых построена по типу брюшной нервной цепочки, однако может достигать очень высокого уровня развития и специализации. Центральная нервная система включает головной мозг, подглоточный ганглий и сегментарные ганглии брюшной нервной цепочки, расположенные в туловище. Головной мозг отличается очень сложным гистологическим строением. У большинства насекомых ганглии брюшной нервной цепочки концентрируются в продольном направлении.
Размножаются майские жуки половым путем. Оплодотворенная самка зарывается в почву и откладывает яйца. В них развиваются личинки, которые покидают оболочки яиц в конце лета. Личинки питаются перегноем.
Осенью они проникают глубоко в почву, перезимовывают, а весной поднимаются к поверхности почвы и на протяжении всего лета питаются корнями травянистых растений и сеянцев сосны. Зимуют опять глубоко в почве и лишь на третье лето выросшие личинки способны питаться корнями кустарников и деревьев, от чего молодые деревца часто засыхают.
В куколку личинка превращается только после того, как она перезимует третий раз и сильно увеличится в размерах. Это происходит в конце весны, а к осени из нее выходит взрослый майский жук. В начале мягкие его покровы бесцветны, потом они твердеют и становятся окрашенными. Перезимовав еще раз в земле, жуки выползают на ее поверхность весной. Массовый лет их происходит в весенние месяцы в сумерки.
Основной вред лесному хозяйству приносят не взрослые жуки, а их личинки. Это связано с тем, что начиная со второго года, они питаются корнями деревьев и губят молодые растения и сеянцы.
Естественными врагами майских жуков являются птицы (скворцы, грачи) и млекопитающие (кроты, летучие мыши). Этих птиц и зверей необходимо всячески охранять.
Особенности внешнего, внутреннего строения и процессов жизнедеятельности:
- Глава состоит из 5 сегментов. С нижней стороны головы находится рот. По бокам расположены сложные глаза. Между ними могут быть простые глазки. На голове находится 1 пара усиков или сяжок, выполняющие функции осязания и обоняния.
- Грудь состоит из трех сегментов, каждый из которых несет 1 пару конечностей. Всего у насекомых 3 пары конечностей.
- На спине может находиться 1-2 пары крыльев.
- Брюшко состоит из 8 и более сегментов, зависит от уровня развития насекомого. Чем она примитивна, тем больше сегментов.
- Есть видоизмененные конечности: яйцеклад, копулятивный орган и жало.
- Кровеносная система незамкнутую, движение крови (гемолимфы), заполняющей полость тела, обеспечивается спинным сосудом (аортой) с пульсирующим отделом — трубкоподибним сердцем. Гемолимфа желтоватого цвета и не участвует в дыхании.
- Дыхательная система образована трахеями, обеспечивающих газообмен в организме насекомых. Трахеи открываются наружу дыхальца, которые находятся на боковой поверхности брюшка.
- Пищеварительная система представлена дифференцированным пищеварительным трактом и слюнными железами. Ротовые аппараты различные по типу и строению. Передняя кишка делится на рот, глотку, пищевод, который часто расширяется в зоб и желудок. Печени у насекомых нет. Есть слюнные железы, железистые клетки средней кишки и ректальные железы, которые обеспечивают всасывания воды. Средняя кишка образует складки. Задняя кишка выводит продукты обмена веществ.
- Выделительная система представлена пучком мальпигиевых сосудов и жировым телом, в котором накапливаются продукты обмена.
- Нервная система состоит из головного мозга и брюшной нервной цепочки, включающей в себя несколько ганглиев.
- Развитие нервной системы обусловил появление у насекомых сложных инстинктов, заботы о потомстве, распределение функций у общественных насекомых.
- Кроме зрения, насекомые наделены прикосновением, острым обонянием, вкусом, слухом, гигротермической чутьем и т.д.
- Насекомые раздельнополые. Резко выраженный половой диморфизм. Половые железы парные, оплодотворение внутреннее.
Развитие насекомых сопровождается сменой стадий (фаз) и превращением — метаморфозом. При неполном превращении выражены лишь 3 стадии: яйцо — личинка — взрослое насекомое. При полном: яйцо — личинка — куколка — взрослое насекомое.
В классе Насекомые выделяют более 35 рядов.
Среди них ряды с неполным превращением: тараканы, прямокрылые, вши, термиты, равнокрылые и клопы.
Развитие с полным превращением характерен для представителей таких рядов: жесткокрылые (жуки), чешуекрылые (бабочки), двукрылые, блохи и перепончатокрылые.
Насекомые играют чрезвычайно важную роль в наземных и пресноводных биоценозах благодаря своей численности, биомассе и разнообразия питания.
Огромное значение насекомых в круговороте веществ в природе. Насекомые входят в состав различных цепей питания и участвуют в процессе почвообразования. Они опыляют цветковые растения и выполняют санитарную роль в природе.
С давних времен человек разводит некоторые виды насекомых для получения от них ценной продукции. Прежде всего, это медоносная пчела, которая дает человеку мед, прополис, пергу, маточное молочко и воск. Разводят и тутового шелкопряда для получения натурального шелка.
Большое значение имеют насекомые в сельском и лесном хозяйстве в связи с развитием биологических мер борьбы с насекомыми-вредителями. Насекомые — весьма удобный объект для самых разнообразных научных исследований.
Класс: 7 «А»/ «Б»
Дата: __________
Тема урока: «Общая характеристика класса Насекомых. Многообразие насекомых. Особенности строения насекомого. Передвижение. Питание. Дыхание. Одомашнивание насекомых на примере тутового и дубового шелкопряда»
Тип урока: изучение нового материала
Цель урока: формирование представления об общей характеристике класса насекомые, особенностях строения насекомых.
Задачи:
Образовательные : познакомить учащихся с классом Насекомые, их строением (посредством выполнения лабораторной работы) и образом жизни
Развивающие : развить память, внимание, интерес к предмету, познавательную активность
Воспитательные : воспитать бережное отношение к природе
Оборудование: учебник «Биология» 7 кл. «Ата мұра » 2012, презентация к уроку, видеоролик
ПриветствиеПодготовка к работе (проверка готовности учащихся к уроку)
Проверка наличия учащихся
Приветствуют учителя.
Доклад деж.
Активизация познавательной деятельности
Учитель. Мы продолжаем знакомство с типом «Членистоногие».
Ребята, прослушав стихотворение С. Маршака, вы поймете о каком классе «Членистоногих» сегодня на уроке пойдет речь:
Бродят в траве золотые букашки.
Вся голубая, как бирюза,
Села, качаясь на венчик ромашки,
Словно цветной самолет, стрекоза.
Вот тёмно-красная божья коровка,
Спинку свою разделив пополам,
Вскинула крылья прозрачные ловко
И полетела по важным делам.
Вот в одинаковых платьях, как сёстры
Бабочки сели в траву отдыхать.
То закрываются книжечкой пёстрой,
То, раскрываясь, несутся опять.
Правильно. О насекомых.
Насекомые появились на Земле около 400 миллионов лет назад.
Насекомые. Сегодня их не менее чем 1,5 миллиона видов.
На 1 человека приходится 250.000.000
насекомых.
Энтомология – наука о насекомых.
Учащиеся слушают стихотворение, формулируют тему урока. Записывают дату и тему в тетрадь.
Изучение нового материала
Сегодня на уроке мы должны найти ответы на следующие вопросы (слайд №7), для этого я предлагаю вам посмотреть видеоролик.
Насекомые – единственный класс среди беспозвоночных животных, представители которого имеют крылья и способны летать.
Несмотря на огромное разнообразие насекомых, для всех них характерны общие особенности. Их тело чётко разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко. Они соединены между собой подвижно.
На голове расположены одна пара усиков, глаза, позволяющие ориентироваться в пространстве, и ротовой аппарат, необходимый для захвата пищи.
Имеют два больших сложных глаза, между которыми могут находиться несколько мелких простых глаз.
Усики очень разнообразны по длине, числу и форме члеников. Они могут быть нитевидными, гребенчатыми, перистыми, булавовидными и пластинчатыми.
Насекомые питаются разнообразной пищей, и в зависимости от характера питания, у них встречаются различные типы ротовых аппаратов. Виды, питающиеся твёрдой растительной и животной пищей, имеют грызущий ротовой аппарат (жуки, стрекозы). Виды, питающиеся жидкой пищей (соками растений, кровью животных, нектаром цветков, разложившимися остатками тканей растений и животных) имеют сосущий (бабочки), колюще-сосущий (вши, комары), лакающий (пчёлы) или лижущий ротовые аппараты (мухи).
Грудь состоит из трёх сегментов, которые называются переднегрудью, среднегрудью и заднегрудью. Каждый сегмент несёт по одной паре ходильных конечностей. Насекомые имеют три пары ног. Конечности, как и у всех членистоногих, состоят из члеников, которые подвижно соединены между собой суставами. Это позволяет животному совершать разнообразные движения. Ходильные ноги могут быть прыгательными, они сильно вытянуты в длину (у кузнечика), роющими – они укорачиваются и становятся массивными (у медведки), плавательными (у плавунца), собирательными (у пчелы) и бегательными (у жужелицы).
Брюшко насекомых может содержать разное количество сегментов, причём у примитивных видов сегментов больше. Например, брюшко двухвостки состоит из 11 сегментов, а у более высокоразвитых – всего четыре-пять сегментов. Конечности на брюшке отсутствуют. Примитивные виды содержат на брюшке недоразвитые конечности, т.е. их рудименты. На заднем конце брюшка могут находиться придатки в виде яйцеклада (у кузнечиков) или жала (у пчёл, ос).
Тело насекомых защищено кутикулой, которая снаружи покрыта водонепроницаемой плёнкой. Она предохраняет насекомое от потери воды. В покровах имеются многочисленные волоски и многочисленные железы.
Познакомимся с внутренним строением насекомых. Большая часть внутренних органов сосредоточена в брюшке.
Пищеварительная система хорошо развита. На голове расположен рот, окружённый частями ротового аппарата. В ротовую полость открываются протоки слюнных желез. Короткая глотка продолжается в более длинный и узкий пищевод, который у многих видов образует расширение – зоб. В нём пища задерживается и подвергается воздействию пищеварительных ферментов. За зобом расположен желудок, за ним идёт средняя кишка. Средняя кишка продолжается в заднюю, которая заканчивается анальным отверстием. Печень отсутствует. Пища у насекомых может быть самой разнообразной. Есть растительноядные насекомые (например, живущие в почве личинки жука-щелкуна – проволочники, питаются корнями растений; долгоносики повреждают цветки яблони, гусеницы бабочек поедают листья), хищные насекомые – божьи коровки питаются тлями и более мелкими насекомыми, жужелицы поедают гусениц и даже дождевых червей. Трупами животных питаются жук-могильщик, серая мясная муха. Среди насекомых встречаются всеядные животные, которые питаются различными растительными и животными продуктами, например тараканы.
Дыхательная система представлена трахеями. Вы уже знаете, что трахеи представляют собой многочисленные ветвящиеся трубочки, пронизывающие все тело насекомого, и доставляющие кислород ко всем органам и тканям. Начинаются трахеи отверстиями, или дыхальцами, расположенными по бокам двух задних сегментов груди и сегментов брюшка. Имеется до 10 пар таких отверстий.
Кровеносная система, как и у всех членистоногих, незамкнутая. Сердце расположено на спинной стороне и имеет вид длинной трубки. От сердца отходит единственный сосуд, идущий от сердца в головной конец тела. Так как у насекомых очень хорошо развита дыхательная трахейная система, то кровеносная система не участвует в переносе кислорода и углекислого газа, а служит только для транспорта питательных веществ к органам и тканям и удаления из них продуктов обмена веществ. Гемолимфа чаще всего бесцветная.
Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, расположенными на границе средней и задней кишки. Каждый мальпигиев сосуд имеет вид тонкой трубочки, свободный конец которой заканчивается слепо, а другой впадает в полость кишечника. Количество сосудов у разных видов изменяется от 2 до 200.
Нервная система представлена сложноустроенным надглоточным нервным узлом – головным мозгом, подглоточным нервным узлом и брюшной нервной цепочкой, которая характеризуется слиянием нервных узлов. Головной мозг состоит из трёх отделов: переднего, среднего и заднего.
Половая система. Все насекомые раздельнополы. У многих видов выражен половой диморфизм по окраске, величине тела, форме и размерам усиков, наличию или отсутствию крыльев. Размножение только половое. Имеют парные половые железы. У самцов в брюшке находятся семенники, от которых отходят семяпроводы, впадающие в семяизвергательный канал. Самки имеют яичники, которые открываются в яйцеводы, соединяющиеся в непарное влагалище. Оплодотворение внутреннее. У некоторых видов встречается живорождение.
Учащиеся смотрят ролик
Закрепление нового материала
Беседа по видеоролику:
На какие отделы разделено тело насекомых?
Какие типы ротовых аппаратов характерны для насекомых?
Какие типы конечностей характерны для насекомых?
Назовите особенности внутреннего строения насекомых.
Признаки насекомых:
3 отдела тела (голова, грудь, брюшко)
1 пара усиков
3 пары ног
Крылья
Органы дыхания – трахеи
Органы выделения – мальпигиевы сосуды
Физкультминутка
Вы, наверное, устали?
А теперь ребята встали!
Быстро руки вверх подняли,
В стороны, вперед, назад,
Повернулись вправо, влево,
Тихо сели, вновь за дело.
Одомашнивание насекомых на примере тутового шелкопряда (слайд №21-28)
Лабораторная работа №4 «Внешнее строение комнатной мухи»
Отвечают на вопросы.
Выполняют зарядку
Смотрят слайды
Выполняют задание, самопроверка
Итог
Подведение итогов урока
Выставление оценок
Д/ з
Рисунок «Комнатная муха»
Записывают д.з.
1. Внешнее строение.
2. Внутреннее строение.
Известно около 1 млн видов. Места обитания разнообразны.
1. Внешнеестроение
Тело насекомых подразделяется на три тагмы: голову (cephalon) , грудь
(thorax) и брюшко (abdomen).
Голова
Состоит из акрона и 4 (по некоторым данным 5 или даже 6) сегментов. Она одета хитиновой капсулой, соединена подвижно с грудным отделом. Различают три типа постановки головы относительно тела: прогнатический, гипогнатический и опистогнатический. На головной капсуле выделяют несколько отделов. Переднюю лицевую часть занимает фронто-клипеальный отдел. Он состоит из лобного (frons) – фронтального склерита и наличника (clypeus) . К наличнику причленяется верхняя губа (labrum) . Второй отдел – теменной. Он состоит из двух теменных (vertex) склеритов и затылочного (occiput) . Затылок окружает затылочное отверстие. Боковые отделы расположены под сложными глазами и носят название щеки (genae) .
На голове располагаются глаза (сложные, иногда простые) и усики различного строения, а также ротовые аппараты. Ротовые органы у насекомых варьируются. Изменчивость в строении связана с разнообразием пищи, потребляемой этими животными. Исходным типом ротового аппарата является грызущий (ортоптероидный). Он встречается у насекомых многих отрядов (таракановые, прямокрылые, стрекозы, жуки и др.). В его состав входят следующие элементы: верхняя губа, мандибулы, максиллы, нижняя губа и гипофаринкс. Лакающий (пчелы, шмели) образован верхней губой, мандибулами, в максиллах развита и удлинена наружная жевательная лопасть (galea) , которая образует верхнюю и часть боковой поверхности хоботка, нижняя губа представлена удлиненным щупиком (palpi) , который образует нижнюю и часть боковой поверхности хоботка. Внутри хоботка размещается язычок, образованный внутренними (glossae) лопастями нижней губы. Сосущий ротовой аппарат (чешуекрылые) включает верхнюю губу, у немногих предста-
1. Внешнее строение
вителей (зубатые моли) мандибулы, нижнюю губу в виде небольшой площадки со щупиками, хоботок образован удлиненными наружными жевательными лопастями максилл. Колюще-сосущий ротовой аппарат (комары, клопы) в своем составе имеет весь набор ротовых конечностей, но они утратили исходную форму, большая часть превратилась в стилеты, служащие для прокалывания покровов животных и растений. Нижняя губа в этом аппарате выполняет функцию футляра. Лижущий (фильтрующий) ротовой аппарат характерен для мух, в нем хорошо развиты лабеллумы нижней губы, мандибулы и максиллы отсутствуют.
Грудной отдел
Образован 3 сегментами, с ним связаны локомоторные органы: ноги и крылья. Конечность насекомого состоит из тазика, вертлуга, голени, лапки, предлапки. Выделяют несколько типов конечностей. Крылья размещены на втором (среднегрудь) и третьем (заднегрудь) сегментах. Крыльев чаще 2 пары, реже (двукрылые, веерокрылые) 1 пара. Вторая в этом случае небольшого размера, превращена в жужжальца. Крылья – боковые складки покровов, произошли из паранотумов. Они двуслойные, в них проходят нервы, трахеи, гемолимфа. Различают следующие типы крыльев: сетчатые, перепончатые, жесткие (элитры), полужесткие (гемиэлитры). Крылья имеют систему жилок продольных и поперечных. Продольными жилками крыла являются: костальная (C) , субкостальная (Sc) , радиальные (R) , медиальные (M) , кубитальные (Cu) и анальные (A) жилки. В полете насекомые используют либо одну, либо обе пары крыльев. В зависимости от того, какая пара крыльев используется в полете, насекомых подразделяют на бимоторных, передне- и заднемоторных. Многие насекомые, будучи двукрылыми, летят на одной паре крыльев. Это явление названо диптеризацией полета.
Брюшной отдел
Сегментирован, с ним связана большая часть внутренних органов насекомого. Максимальное число сегментов в отделе 11, обычно их меньше. Брюшной сегмент образуют тергит, стернит и плейральные мембраны. Брюшко лишено настоящих конечностей, у некоторых насекомых имеются видоизмененные: церки, грифельки, яйцеклады, жало, прыгательная вилочка.
Покровы
Представлены кутикулой, гиподермой и базальной мембраной. Кутикула включает эпикутикулу и прокутикулу. Прокутикула состоит из двух
ЛЕКЦИЯ 19.ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ НАСЕКОМЫХ
1. Внешнее строение
слоев: экзокутикулы и эндокутикулы. Твердый покров тела ограничивает рост насекомого. Для насекомых характерны линьки. Покровы несут придатки. Они делятся на структурные и скульптурные. С покровами связана окраска насекомого. Окраска делится на химическую (пигментную) и структурную (физическую). Значение окраски для насекомого прямое (влияние на внутренние процессы) и косвенное (воздействие на других животных). Типы окраски: криптическая – окраска позы покоя, предупреждающая, отпугивающая, мимикрия. Производными гиподермы являются железы восковые, пахучие, ядовитые, лаковые и другие.
2. Внутреннеестроение
Мышечная система
Характеризуется сложностью и высокой степенью дифференциации и специализации отдельных ее элементов. Количество мышечных пучков часто достигает 1,5–2 тысяч. По гистологическому строению почти все мышцы насекомых поперечнополосатые. Мышцы делятся на скелетные (соматические), обеспечивающие подвижность организма и отдельных его частей по отношению друг к другу, и висцеральные (внутренностные). Скелетные мышцы, как правило, прикрепляются к внутренним поверхностям кутикулярных склеритов. Выделяют четыре группы соматических мышц: головная, грудная, крыловая и брюшная. Наиболее сложно устроена крыловая группа, мышцы данной группы у перепончатокрылых, двукрылых насекомых и некоторых других способны к необычайной частоте сокращений (до 1000 раз в секунду), это так называемые асинхронные мышцы. Подобная частота сокращений связана с явлением умножения ответа на раздражение, когда на один нервный импульс мышца отвечает несколькими сокращениями. Висцеральные мышцы связаны с внутренними органами.
Жировое тело
Представляет собой рыхлую ткань, пронизанную трахеями. Цвет изменчив. Функции: накопление питательных веществ, поглощение продуктов обмена, окисление жирового тела дает метаболическую воду, что особенно важно в условиях дефицита влаги. В жировом теле выделяют четыре категории клеток: трофоциты (наиболее многочисленны, в них накапливаются питательные вещества), уратные (накапливается мочевая кислота), мицетоциты (в них находятся симбиотические микроорганизмы) и хромоциты (клетки содержат пигмент).
ЛЕКЦИЯ 19.ВНЕШНЕЕ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ НАСЕКОМЫХ
2. Внутреннее строение
Полость тела
Полость тела насекомых, как и у других членистоногих, смешанная. Диафрагмами она поделена на 3 синуса: верхний (перикардиальный), в нем размещено сердце, нижний (перинейральный) – размещена брюшная нервная цепочка, и наибольший объем занимает висцеральный синус. С этим синусом связаны пищеварительная, выделительная, половая системы. Дыхательная система находится во всех синусах полости тела.
Пищеварительная система
Три отдела: передняя, средняя и задняя кишка. Между передней и средней кишкой находится кардиальный клапан, средней и задней кишкой– пилорический. Передняя кишка представлена глоткой, пищеводом, зобом, механическим желудком. В зависимости от потребляемой пищи возможны вариации в строении: отсутствует зоб, желудок. Зоб – место временного пребывания пищи, отчасти здесь происходит пищеварение; функция желудка – размельчение (перетирание) пищи. Глотка у насекомых, питающихся жидкой пищей, мускулистая, выполняет функцию насоса. Слюнные железы открываются в ротовую полость, как правило, около основания нижней губы. Содержащиеся в слюне ферменты обеспечивают начальные этапы пищеварения. У кровососущих насекомых слюна содержит вещества, препятствующие свертыванию крови – антикоагулянты. В некоторых случаях слюнные железы меняют свою функцию (у гусениц превращаются в прядильные железы). В средней (тонкой) кишке происходит переваривание и всасывание пищи. В начальный участок кишки у некоторых насекомых (таракан и др.) впадает несколько слепых выпячиваний кишечника – пилорические придатки – они увеличивают всасывающую поверхность. Стенки средней кишки образуют складки – крипты. Тип пищеварительных ферментов зависит от пищевого режима насекомых. Секреция ферментов у насекомых голокринная и мерокринная. Эпителий средней кишки у многих насекомых выделяет вокруг содержимого кишки перитрофическую мембрану, роль которой важна в процессах переваривания и всасывания пищевых веществ. Кроме того, она предохраняет эпителий средней кишки от механических повреждений. Задняя (прямая) кишка нередко отличается значительной длиной и подразделяется на несколько участков. Здесь у большинства насекомых находятся ректальные железы. Функции отдела: формирование и удаление экскрементов, всасывание воды из пищевой массы, переваривание пищи с помощью симбионтов (характерно для личинок некоторых видов насекомых). Отделы кишечника разделены клапанами, препятствующими обратному току пищи. Передний и средний отделы разделяет кардиальный клапан, средний и задний – пилорический.
Насекомые в настоящее время являются самой процветающей группой животных на Земле.
Тело насекомых подразделяется на три отдела: голову, грудь и брюшко.
На голове насекомых находятся фасеточные глаза и четыре пары придатков. У некоторых видов кроме фасеточных глаз имеются простые глазки. Первая пара придатков представлена усиками (антеннами), являющимися органами обоняния. Остальные три пары образуют ротовой аппарат. Верхняя губа (лабрум), непарная складка, прикрывает верхние челюсти. Вторая пара ротовых придатков образует верхние челюсти (мандибулы), третья пара - нижние челюсти (максиллы), четвертая пара срастается и образует нижнюю губу (лабиум). На нижней челюсти и нижней губе могут находиться по паре щупиков. К ротовому аппарату относится язык (гипофаринкс) - хитиновое выпячивание дна ротовой полости (рис. 3). В связи со способом питания, ротовые аппараты могут быть различных типов. Различают грызущий, грызуще-лижущий, колюще-сосущий, сосущий и лижущий типы ротовых аппаратов. Первичным типом ротового аппарата следует считать грызущий (рис. 1).
рис. 1.
1 - верхняя губа, 2 - верхние челюсти, 3 - нижние челюсти, 4 - нижняя губа,
5 - основной членик нижней губы, 6 - "стволик" нижней губы, 7 - нижнечелюстной щупик,
8 - внутренняя жевательная лопасть нижней челюсти, 9 - наружная
жевательная лопасть нижней челюсти, 10 - подподбородок,
11 - ложный подбородок, 12 - нежнегубной щупик, 13 - язычок, 14 - придаточный язычок.
Грудь состоит из трех сегментов, которые называются соответственно переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь. Каждый из сегментов груди несет пару конечностей, у летающих видов на средне- и заднегруди находятся по паре крыльев. Конечности членистые. Основной членик ноги называется тазик, за ним следуют вертлуг, бедро, голень и лапка (рис. 2). В связи с образом жизни конечности бывают ходильными, бегательными, прыгательными, плавательными, копательными и хватательными.
рис. 2. Схема строения
конечности насекомого:
1 - крыло, 2 - тазик, 3 - вертлуг,
4 - бедро, 5 - голень, 6 - лапка.
рис. 3.
1 - фасеточные глаза, 2 - простые глазки, 3 - мозг, 4 - слюнная
железа, 5 - зоб, 6 - перднее крыло, 7 - заднее крыло, 8 - яичник,
9 - сердце, 10 - задняя кишка, 11 - хвостовая щетинка (церка),
12 - антенна, 13 - верхняя губа, 14 - мандибулы (верхние
челюсти), 15 - максиллы (нижние челюсти), 16 - нижняя губа,
17 - подглоточный ганглий, 18 - брюшная нервная цепочка,
19 - средняя кишка, 20 - мальпигиевы сосуды.
Число сегментов брюшка варьирует от 11 до 4. На брюшке у низших насекомых имеются парные конечности, у высших насекомых они видоизменяются в яйцеклад или другие органы.
Покровы представлены хитиновой кутикулой, гиподермой и базальной мембраной, защищают насекомых от механических повреждений, потери воды, являются наружным скелетом. Насекомые имеют много желез гиподермального происхождения: слюнные, пахучие, ядовитые, паутинные, восковые и пр. Окраска покровов насекомых обуславливается пигментами, содержащимися в кутикуле или гиподерме.
рис. 4. Продольный разрез через
голову черного таракана:
1 - ротовое отверстие, 2 - глотка,
3 - пищевод, 4 - головной мозг
(надглоточный нервный узел),
5 - подглоточный нервный узел,
6 - аорта, 7 - проток слюнных
желез, 8 - гипофаринкс, или
подглоточник, 9 - предротовая
полость, 10 - передний отдел
предротовой полости, или
цибарий, 11 - задний отдел
предротовой полости,
или саливарий.
Мышцы насекомых по гистологическому строению относятся к поперечнополосатым, они отличаются способностью к очень высокой частоте сокращений (до 1000 раз в секунду).
Пищеварительная система как у всех членистоногих подразделяется на три отдела, передний и задний отделы имеют эктодермальное происхождение, средний - энтодермальное (рис. 5). Пищеварительная система начинается ротовыми придатками и ротовой полостью, в которую открываются протоки 1-2 пар слюнных желез. Первая пара слюнных желез вырабатывает пищеварительные ферменты. Вторая пара слюнных желез может видоизменяться в паутинные или шелкоотделительные железы (гусеницы многих видов бабочек). Протоки каждой пары соединяются в непарный канал, который открывается у основания нижней губы под гипофаринксом. Передний отдел включает в себя глотку, пищевод и желудок. У некоторых видов насекомых пищевод имеет расширение - зоб. У видов, питающихся растительной пищей, в желудке находятся хитиновые складки, зубцы, способствующие перетиранию пищи. Средний отдел представлен средней кишкой, в которой происходит переваривание и всасывание пищи. В своей начальной части средняя кишка может иметь слепые выросты (пилорические придатки). Пилорические придатки функционируют как пищеварительные железы. У многих насекомых, питающихся древесиной, в кишечнике поселяются симбиотические простейшие и бактерии, выделяющие фермент целлюлазу и этим способствующие перевариванию клетчатки. Задний отдел представлен задней кишкой. На границе между средней и задней отделами в просвет кишечника открываются многочисленные слепо замкнутые мальпигиевы сосуды. Задняя кишка имеет ректальные железы, которые отсасывают из остатков пищевой массы воду.
рис. 5. Схема строения
пищеварительной системы
черного таракана:
1 - слюнные железы, 2 -
пищевод, 3 - зоб, 4 -
пилорические придатки,
5 - средняя кишка,
6 - мальпигиевы сосуды,
7 - задняя кишка,
8 - прямая кишка.
Органы дыхания насекомых - трахеи, по которым осуществляется транспорт газов. Трахеи начинаются отверстиями - дыхальцами (стигмами), которые находятся по бокам среднегруди и заднегруди и на каждом членике брюшка. Максимальное число дыхалец - 10 пар. Часто стигмы имеют особые замыкательные клапаны. Трахеи имеют вид тонких трубочек и пронизывают все тело насекомого (рис. 6). Концевые ветви трахей заканчиваются звездчатой трахейной клеткой, от которой отходят еще более тонкие трубочки - трахеолы. Иногда трахеи образуют небольшие расширения - воздушные мешки. Стенки трахей выстланы тонкой кутикулой, имеющие утолщения в форме колец и спиралей.
рис. 6. Схема
строения
дыхательной
системы черного
таракана
Кровеносная система насекомых - незамкнутого типа (рис. 7). Сердце находится в перикардиальном синусе на дорсальной стороне брюшного отдела тела. Сердце имеет вид трубки, слепо замкнутой на заднем конце. Сердце разделено на камеры, каждая камера имеет по бокам парные отверстия с клапанами - остии. Число камер - восемь и меньше. К каждой камере сердца подходят мышцы, обеспечивающие ее сокращение. Волна сокращений сердца от задней камеры кпередней обеспечивает одностороннее движение крови вперед.
Гемолимфа движется из сердца в единственный сосуд - в головную аорту и далее выливается в полость тела. Через многочисленные отверстия гемолимфа попадает в полость перикардиального синуса, затем через остии, при расширении сердечной камеры, засасывается в сердце. Гемолимфа не имеет дыхательных пигментов и представляет желтоватую жидкость, содержащую фагоциты. Основная ее функция - снабжение органов питательными веществами и перенос продуктов обмена корганам выделения. Дыхательная функция гемолимфы незначительна, лишь у некоторых водных личинок насекомых (личинки комаров-звонцов) гемолимфа имеет гемоглобин, окрашена в ярко-красный цвет и отвечает за транспорт газов.
Органами выделения насекомых являются мальпигиевы сосуды и жировое тело. Мальпигиевы сосуды (в количестве до 150) имеют эктодермальное происхождение, впадают в просвет кишечника на границе между средним и задним отделами кишечника. Продукт выделения - кристаллы мочевой кислоты. Жировое тело насекомых помимо основной функции - накопления запасов питательных веществ, служит еще и «почкой накопления». В жировом теле имеются особые экскреторные клетки, которые постепенно насыщаются труднорастворимой мочевой кислотой.
рис. 7. Схема строения
кровеносной системы
черного таракана:
1 - сердце, 2 - аорта.
Центральная нервная система насекомых состоит из парных надглоточных ганглиев (головного мозга), подглоточных ганглиев и сегментарных ганглиев брюшной нервной цепочки. Головной мозг включает в себя три отдела: протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Протоцеребрум иннервирует акрон и размещающиеся на нем глаза. На протоцеребруме развиваются грибовидные тела, к которым подходят нервы от органов зрения. Дейтоцеребрум иннервирует усики, тритоцеребрум - верхнюю губу.
В состав брюшной нервной цепочки входят 11-13 пар ганглиев: 3 грудных и 8-10 брюшных. У некоторых насекомых грудные и брюшные сегментарные ганглии сливаются в грудные и брюшные нервные узлы.
Периферическая нервная система представлена нервами, отходящими от центральной нервной системы, и органами чувств. Имеются нейросекреторные клетки, нейрогормоны которых регулируют деятельность эндокринных органов насекомых.
Чем сложнее поведение насекомых, тем сильнее развит у них головной мозг и грибовидные тела.
Органы чувств насекомых достигают высокой степени совершенства. Возможности их сенсорного аппарата часто превосходят таковые высших позвоночных животных и человека.
Органы зрения представлены простыми и сложными глазами (рис. 8). Сложные, или фасеточные глаза располагаются по бокам головы и состоят из омматидиев, число которых у различных видов насекомых варьирует от 8-9 (муравьи) до 28000 (стрекозы). У многих видов насекомых зрение цветное. Каждый омматидий воспринимает небольшую часть из поля зрения всего глаза, изображение складывается из множества мелких частичек изображения, такое зрение иногда называют «мозаичным». Роль простых глазков до конца не изучена, установлено, что они воспринимают поляризованный свет.
рис. 8.
А - фасеточный глаз (на разрезе видны омматидии), Б - схема
строения отдельного омматидия, В - схема строения простого
глазка: 1 - хрусталик, 2 - хрустальный конус, 3 - пигментные
клетки, 4 - зрительные (ретинальные) клетки,
5 - рабдом (зрительный стержень), 6 - фасетки (наружные
поверхности хрусталика), 7 - нервные волокна.
Многие насекомые способны издавать звуки и слышать их. Органы слуха и органы, издающие звуки, могут находиться на любом участке тела. Например, у кузнечиков, органы слуха (тимпанальные органы) располагаются на голенях передних ног, здесь имеются по две узкие продольные щели, ведущие к барабанной перепонке, связанной с рецепторными клетками. Органы, издающие звуки, находятся на передних крыльях, причем левое крыло соответствует «смычку», а правое - «скрипке».
Органы обоняния представлены совокупностью обонятельных сенсилл, расположенных, в основном, на антеннах. Антенны самцов развиты в большей степени, чем антенны самок. По запаху насекомые разыскивают пищу, места для откладки яиц, особей противоположного пола. Самки выделяют особые вещества - половые аттрактанты, привлекающие самцов. Самцы бабочек находят самок на расстоянии 3-9 км.
Вкусовые сенсиллы располагаются у жуков на челюстных и губных щупиках, у пчел, мух, бабочек - на ножках, у пчел, муравьев - на усиках.
Осязательные рецепторы, термо- и гигрорецепторы рассеяны по поверхности тела, но больше всего их на усиках и щупиках. Многие насекомые воспринимают магнитные поля и их изменение, где находятся органы, воспринимающие эти поля, пока неизвестно.
Насекомые - раздельнополые животные. У многих видов насекомых выражен половой диморфизм. В состав мужской половой системы входят: парные семенники и семяпроводы, непарный семяизвергательный канал, совокупительный орган и придаточные железы. В состав совокупительного органа входят кутикулярные элементы - гениталии. Придаточные железы выделяют секрет, разбавляющий сперму и формирующий оболочку сперматофора. В состав женской половой системы входят: парные яичник и яйцеводы, непарное влагалище, семяприемник, придаточные железы. Самки некоторых видов имеют яйцеклад. Гениталии самцов и самок имеют сложное строение и таксономическое значение.
Насекомые размножаются половым способом, для ряда видов известен партеногенез (тли).
Развитие насекомых делится на два периода - эмбриональное, включающее развитие зародыша в яйце, и постэмбриональное, которое начинается с момента выхода личинки из яйца и заканчивается смертью насекомого. Постэмбриональное развитие проходит с метаморфозом. По характеру метаморфоза эти членистоногие подразделяются на две группы: насекомые с неполным превращением (гемиметаболические) и насекомых с полным превращением (голометаболические).
У гемиметаболических насекомых личинка похожа на взрослое животное. Отличается от него недоразвитыми крыльями - гонадами, отсутствием вторичных половых признаков, меньшими размерами. Такие имагоподобные личинки называются нимфами. Личинка растет, линяет, после каждой линьки зачатки крыльев увеличиваются. После нескольких линек из нимфы старшего возраста выходит имаго.
У голометаболических насекомых личинка не похожа на имаго не только по строению, но и экологически, например, личинка майского жука живет в почве, имаго - на деревьях. Личинки после нескольких линек превращаются в куколок. Во время стадии куколки происходит разрушение личиночных органов и формирование организма взрослого насекомого.
рис. 9.
А - открытая (наездник), Б -
покрытая (бабочка),
В - скрытая (муха).
Личинки голометаболических насекомых не имеют сложных глаз и зачатков крыльев. Их ротовой аппарат грызущего типа, усики и конечности - короткие. По степени развития конечностей выделяют четыре типа личинок: протоподные, олигоподные, полиподные, аподные. У протоподных личинок имеются лишь зачатки грудных ног (пчелы). У олигоподных личинок - три пары нормальных ходильных ног (жуки, сетчатокрылые). Полиподные личинки кроме трех пар грудных ног имеют еще несколько пар ложных ножек на брюшке (бабочки, пилильщики). Брюшные ножки представляют собой выступы стенки тела, несут на подошве шипики и крючочки. Аподные личинки конечностей не имеют (двукрылые).
По способам движения личинки голометаболических насекомых подразделяются на камподеовидных, эруковидных, проволочниковых и червеобразных.
Камподеовидные личинки имеют длинное гибкое тело, бегательные ноги и чувствующие церки (жужелицы). Эруковидные личинки - мясистое слабоизогнутое телос конечностями или без (майские жуки, бронзовки, навозники). Проволочниковые - с жестким телом, круглым в поперечнике, с опорными церками (жуки-щелкуны, чернотелки). Червеобразные - по внешнему виду похожи на червей, безногие (двукрылые и многие другие).
Куколки бывают трех типов: свободные, покрытые, скрытые (рис. 9). У свободных куколок зачатки крыльев и конечностей хорошо видны, свободно отделены от тела, покровы - тонкие и мягкие (жуки). У покрытых куколок зачатки плотно прирастают к телу, покровы - сильно склеротизированные (бабочки). Скрытые куколки - свободные куколки, находящиеся внутри ложного кокона - пупария (мухи). Пупарий представляет собой несброшенную затвердевшую личиночную шкурку.