Отличительные особенности насекомых. Внешнее строение насекомых

КЛАСС НАСЕКОМЫЕ ОТКРЫТОЧЕЛЮСТНЫЕ (Insecta - Ectognatha) Общая характеристика. Это главный класс шестиногих, насчитывающий около миллиона видов. Их тело подразделяется на голову с усиками и тремя парами ротовых придатков, грудь с тремя парами ног и брюшко, которое состоит из 6-12 сегментов и лишено развитых конечностей. Дышат открыточелюстные с помощью трахей. У большинства представителей второй и третий сегменты груди несут по паре крыльев.

Строение и жизненные отправления.

Ротовые части представлены парой верхних челюстей (мандибулами), парой нижних челюстей (максиллами) и нижней губой, которая образована в результате срастания второй пары нижних челюстей. Строение ротового аппарата у насекомых различных систематических групп существенно варьирует, что обусловлено разнообразием в способах питания. Можно выделить пять основных типов ротовых аппаратов: грызущий, грызуще-лижущий, колюще-сосущий, сосущий и лижущий.

Различают несколько типов ног, которые соответствуют характеру движения насекомых: бегательные, прыгательные, собирательные, копательные, плавательные, присасывательные и хватательные

Основная масса насекомых на средне- и заднегруди имеют по паре крыльев. Комары, мухи и близкие к ним формы сохранили только переднюю пару крыльев, задняя пара крыльев у них редуцирована и превратилась в своеобразные органы - жужжальца. У некоторых насекомых крыльев вообще нет.

Покровы насекомых образованы однослойным эпителием - гиподермой и выделяемой ею хитиновой кутикулой. Крылья представляют собой тонкие и плоские складки покровов сегментов груди, образованные двумя слоями кутикулы и подстилающей ее гиподермой. Иначе говоря, они представляют собой складки стенки тела и состоят из двух слоев, покрытых кутикулой, и узкой полости тела между ними. Крылья имеют жилки - трубчатые утолщения хитинового покрова крыла (в виде каналов), что придает ему прочность. По жилкам в крыло проходят трахеи, нервы, лакуны миксоцеля.

Кутикула состоит из трех слоев: эпи-, экзо- и эндокутикула. Последние два слоя значительно толще эпикутикулы и в основном построены из хитина, белков и других веществ. Кутикула с внутренней стороны имеет выросты, к которым крепятся мускулатура и внутренние органы. В гиподерме насекомых находится много разнообразных желез: восковые (пчелы), пахучие (клопы), ядовитые (гусеницы). Слюнные и паутинные железы также имеют кожное происхождение.

Нервная система построена по типу брюшной нервной цепочки. Парный надглоточный узел (головной мозг) состоит из трех отделов: прото-, дейто- и тритоцеребрума Протоцеребрум иннервирует акрон и размещающиеся на нем глаза, дейтоцеребрум. Головной мозг связан окологлоточными нервными тяжами с подглоточным ганглием, иннервирующим ротовой аппарат и передний отдел кишечника. Брюшная нервная цепочка иннервирует грудь и брюшко. В ее состав входит три грудных и до восьми-десяти брюшных нар ганглиев. У некоторых насекомых число брюшных пар ганглиев уменьшается, а у многих мух грудные и брюшные ганглии цепочки сливаются в один грудной узел. С центральной нервной системой связаны симпатические нервы, иннервирующие внутренние органы.

Органы чувств у большинства насекомых характеризуются сложностью строения. Они достигают высокого уровня развития: возможности их чувствующего (сенсорного) аппарата зачастую превосходят таковые у высших позвоночных животных и человека. Так, пчелы и шмели воспринимают поляризованный и ультрафиолетовый свет; некоторые мухи также воспринимают поляризованный свет. Органы слуха насекомых воспринимают не только звуковые колебания, но и любые колебания среды

По бокам головы расположены сложные глаза и простые глазки. Сложные глаза насчитывают до тысячи и более омматидиев. Каждый омматидий состоит из двух главных компонентов: оптического и сенсорного. Сенсорный компонент образован чувствительны ми, или ретикулярными, клетками, окруженными пигментными клетками. Простые глазки имеются не у всех насекомых. У пчел и муравьев их три и они размещены на темени. Они лишены хрустального конуса и иннервируются от переднего отдела мозга, тогда как сложные глаза ин нервируются от грибовидных тел. Простые глазки дополняют зрительную функцию сложных глаз, информируя о степени освещенности Это определяет суточную активность насекомых, имеющих только простые глазки.

Органы слуха хорошо развиты у представителей, которым свойственна звуковая сигнализация. Эти органы расположены на разных частях тела: на брюшке, усиках, ногах, крыльях

Мускулатура насекомых дифференцирована на скелетные мышцы (в основном поперечно-полосатые), приводящие в движение участки тела и его придатки, и мускулатуру внутренних органов. Интенсивность работы и относительная сила мышц насекомых обусловлены высокой скоростью обменных процессов в них, обеспеченных трахейным дыханием.

Пищеварительная система. Передний отдел кишечника эктодермального происхождения и представлен ротовой полостью, в которую открываются протоки одной-двух пар слюнных желез кожного происхождения, глоткой и пищеводом. В конце пищевода зачастую образуется расширение - зоб, где накапливается пища. У многих насекомых передний отдел кишечника заканчивается мускульным желудком, в котором пища перетирается. У растительноядных насекомых мускульный желудок имеет внутри хитиновые зубцы, у некоторых хищных форм желудок снабжен цедильным аппаратом из волосков. Средняя и прямая кишка.

Кровеносная система незамкнутая. Гемолимфа, свободно циркулирующая в полости тела, омывает все органы. Сердце расположено на спинной стороне тела и имеет вид мускулистой многокамерной трубочки, замкнутой на одном конце. Число камер может колебаться от одной до восьми. В каждой камере имеется по паре отверстий - остий с клапанами, пропускающими гемолимфу только из полости тела в сердце. Гемолимфа состоит из плазмы и гемоцитов, или клеточных элементов, к числу которых относятся фагоциты, лейкоциты, амебоциты. Гемолимфа не выполняет функции переноса кислорода и диоксида углерода, так как у насекомых имеется трахейная система.

Органы дыхания в основном представлены глубокими впячиваниями покровов - трахеями, в которые воздух поступает через специальные отверстия по бокам тела - дыхальца, или стигмы. Нагнетание и удаление воздуха из трахейной системы происходит за счет изменения объема брюшка с помощью специальных мышц. Трахеи опутывают и пронизывают все внутренние органы. Их концевые ветви заканчиваются звездчатой трахейной клеткой, от которой отходят тончайшие трубочки - трахеолы, проникающие даже внутрь клеток тканей. Иногда трахеи могут образовывать воздушные мешки, снижающие массу насекомых и улучшающие вентиляцию трахейной системы. Личинки некоторых насекомых, живущих в воде (стрекозы, поденки), дышат трахейными жабрами, представляющими собой выросты брюшка с сетью трахей; у части личинок, живущих в воде, могут быть жабры, не имеющие трахей. В этом случае газообмен происходит через покровы жабр.

Органами выделения служат мальпигиевы сосуды, транспортирующие в заднюю кишку в основном кристаллы мочевой кислоты

Органы размножения. Насекомые раздельнополы, и часто у них хорошо выражен половой диморфизм (по окраске, дополнительным выростам, наличию крыльев и т. д.). Мужская половая система состоит из парных семенников, расположенных в брюшке, отходящих от них семяпроводов и непарного семяизвергательного канала. Последний заканчивается совокупительным органом разнообразного строения. К мужской половой системе относятся придаточные железы, секреты которых разбавляют сперму и участвуют в образовании оболочек сперматофоров. У самок яичники имеют вид двух пучков трубочек; их может быть от I до 100 пар, и открываются они в парные яйцеводы, впадающие в непарное влагалище, куда впадают протоки придаточных желез. Самец вводит сперму в совокупительную сумку самки. У одних насекомых сперма из совокупительной сумки по специальному каналу поступает во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц. У других из совокупительной сумки сперма попадает в семяприемник, а затем порциями по протоку - во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц. В семяприемнике спермии могут длительное время сохранять жизнеспособность.

Развитие насекомых. Онтогенез (индивидуальное развитие) насекомых складывается из эмбрионального и постэмбрионального развития. Эмбриональный период начинается после оплодотворения яйцеклетки спермием. Яйца насекомых чрезвычайно разнообразны по форме, которая зачастую обусловлена средой, в которой они развиваются.

Выделяют три основных типа постэмбрионального развития насекомых: прямое развитие без метаморфоза, развитие с неполным превращением и развитие с полным превращением. Прямое развитие (аметаморфоз) происходит лишь у первичнобескрылых насекомых (двухвостки, чешуйницы, коллемболы). При прямом развитии из яйца выходит личинка, внешне похожая на взрослое насекомое, но меньших размеров, с другими пропорциями тела и недоразвитыми половыми органами.

Неполное превращение (гемиметаморфоз) часто называют развитием с постепенным метаморфозом. Такое развитие характерно для многих крылатых насекомых (тараканы, прямокрылые, цикады, клопы и др.). При неполном метаморфозе из яйца выходит личинка, внешне похожая на взрослое насекомое, но меньшей величины, с зачаточными крыльями и неразвитыми половыми органами. Такие личинки носят название нимфы. По мере развития нимфы несколько раз линяют, и с каждой линькой крылья у них увеличиваются. Нимфа старшего возраста последний раз линяет, и из нее выходит крылатое взрослое насекомое - имаго. В случае когда нимфы насекомых с неполным превращением живут в водной среде (стрекозы, поденки, веснянки), они называются наядами - водными нимфами..

Развитие с полным превращением (голометаморфоз) протекает по следующей схеме: яйцо-личинка-куколка-имаго

развитие свойственно жукам, перепончатокрылым, двукрылым, ручейникам и сетчатокрылым. Личинки у насекомых с полным превращением внешне не схожи со взрослыми особями.

Экология насекомых. Основная масса насекомых обитает на суше, заселяя разнообразные места обитания. Многие ведут подземный образ жизни, питаясь подземными частями растений, гниющими остатками и почвенными животными. Много насекомых заселяют лесную подстилку и травяной покров, где находят пищу и убежища. Обитатели кустарников и деревьев поедают листву, побеги, семена и плоды, грызут древесину или питаются соком растений. Многие насекомые длительное время находятся в полете, подымаясь с воздушными потоками на значительные высоты. Водные насекомые предпочитают стоячие водоемы и медленно текущие реки, тогда как в соленых водах их почти нет. По времени активности насекомых делят на дневных, сумеречных и ночных.

Насекомые являются классом, принадлежащим типу Членистоногие. К насекомым принадлежит подавляющее число видов членистоногих. Насчитывают порядка 1,5 миллионов видов насекомых. По сравнению с ракообразными и паукообразными они устроены более сложно в связи с тем, что лучше приспособились к обитанию на суше и освоили здесь почти все среды жизни. Они ползают по земле, живут в почве, летают и прыгают. Некоторые даже вернулись к жизни в воде, но все равно при этом дышат воздухом.

К насекомым относятся жуки, бабочки, кузнечики, комары, стрекозы, мухи, пчелы, муравьи, тараканы и многие другие.

Можно дать следующую общую характеристику насекомых:

Тело покрыто кутикулой, содержащей хитин (как и у всех членистоногих).
Тело насекомых состоит из головы, груди и брюшка . Грудь состоит из трех сегментов. Количество сегментов брюшка бывает разным в зависимости от вида (от 6 до 10 сегментов).
Три пары ног (всего 6), которые отрастают от сегментов груди. Каждая нога состоит из нескольких члеников (тазик, вертлуг, бедро, голень, лапка). У некоторых насекомых ноги могут быть видоизменены в связи с тем, что выполняют не функцию хождения, а какую-либо другую (для прыжков, рытья, плавания, хватания). Например, у кузнечиков задние ноги более мощные и длинные и обеспечивают ему хороший прыжок. А у богомолов передние ноги видоизменены в хватательные конечности, ими он ловит других насекомых.
У большинства насекомых имеются две пары крыльев . Они отрастают от двух последних сегментов груди. У ряда групп первая пара крыльев видоизменена в жесткие надкрылья (например, у жуков).
На голове имеется одна пара усиков , на которых располагаются органы обоняния и осязания.
Глаза насекомых сложные (фасеточные) , состоят из множества простых глазков (фасеток). Такие глаза формируют мозаичное изображение (общая картина составляется из маленьких частей).
У насекомых нервная система и поведение сложнее, чем у других групп членистоногих, но ее общий план строения примерно такой же. Выделяют головной мозг (надглоточная ганглиозная масса), окологлоточное кольцо, брюшную нервную цепочку.
Насекомые могут по-разному питаться. В процессе эволюции у них сформировались различные ротовые аппараты (грызущего, сосущего, фильтрующего и других типов). В любом случае в образовании ротовых аппаратов участвуют верхние и нижние губы, пара верхних и пара нижних челюстей, а также хитиновый язык.
Пищеварительная система состоит из ротовой полости, пищевода, зоба (не всегда), желудка, средней кишки, задней кишки, анального отверстия. В ротовую полость и среднюю кишку впадают различные железы, выделяющие пищеварительные ферменты. В желудке насекомого пища в основном измельчается с помощью жестких хитиновых образований. Переваривание происходит в средней кишке, которая на границе с желудком по кругу имеет слепые отростки, увеличивающие ее поверхность.
Выделительная система представлена только мальпигиевыми сосудами . Это трубки, один конец которых впадает в заднюю кишку, а другой находится в полости тела и слепо замкнут. Через стенки мальпигиева сосуда из полости тела, в которой течет кровь, фильтруются продукты жизнедеятельности, которые требуется вывести из организма. Из задней кишки они выходят вместе с непереваренными остатками пищи. Наиболее вредные вещества организм насекомых изолирует в так называемом жировом теле (но основная его функция - запас питательных веществ).
Дыхательная система состоит только из трахей - разветвленных трубочек, пронизывающих тело. Наружу они открываются на каждом сегменте парой отверстий.
Кровеносная система незамкнутая , т. е. из сосудов кровь изливается в полость тела, а затем снова собирается в сосуды. Кровь толкает сердце, расположенное на спинной стороне брюшка. Из сердца кровь течет в головном направлении. От головы кровь течет в брюшном направлении по промежуткам между органами. Затем снова собирается в сосуды, идущие к сердцу. Кровь участвует только в переносе питательных веществ из кишечника и выводе вредных продуктов жизнедеятельности из клеток. Кислород в ткани организма насекомого поступает прямо из трахей. В них же из тканей выделяется углекислый газ. Несмотря на то, что трахейная система дыхания для членистоногих считается более продвинутой, и трахеи пронизывают все тело насекомого, данный тип дыхания препятствует увеличению размеров насекомых. Большое тело невозможно полноценно обеспечить кислородом с помощью трахей.
Существует два типа развития насекомых: с полным превращение и с неполным превращением . У насекомых с полным превращением в жизненном цикле наблюдается метаморфоз, когда непохожая на взрослых особей личинка через окукливание сильно изменяется и становится взрослым половозрелым насекомым. Такое развитие позволяет личинкам и взрослым питаться и жить в разных местах, что снижает конкуренцию между ними. У насекомых с неполным превращением метаморфозов в жизненном цикле нет. Из яиц они выходят внешне похожими на взрослых особей. По мере роста молодняк несколько раз линяет, в нем развиваются половые органы.
На протяжении исторического развития жизни на Земле (эволюции) многие насекомые вступили в своеобразный симбиоз с цветковыми растениями, став их опылителями и кормясь их пыльцой и нектаром. Именно это определило и их внешнее строение (особенно строение ротового аппарата) и все многообразие и красоту цветков растений. Многие виды насекомых опыляют только определенные виды растений, цветок которых приспособлен для опыления только данным видом насекомого.

Насекомые - это самый многочисленный класс типа Членистоногие. Систематики насчитывают более 3 млн видов представителей этих животных. В нашей статье мы рассмотрим черты организации и основы классификации насекомых.

Биология: насекомые и особенности их внешнего строения

В теле насекомых различают три отдела: голова, грудь и брюшко. Каждый из них несет свои органы. Так, на голове, снаружи покрытой цельной капсулой из кутикулы, расположены глаза и одна пара усиков. Они являются органами осязания и химического равновесия.

Грудной отдел состоит из трех сегментов. Каждый из них несет по паре ног, которые заканчиваются присосками или коготками. Насекомые - это единственный класс членистоногих, большинство представителей которого способны к полету. Их крылья являются производными покровов. Они отличаются характером расположения системы трубковидных утолщений - жилок, выполняя опорную функцию.

У различных групп насекомых крылья отличаются строением. К примеру, у стрекоз они имеют густое жилкование и называются сетчатыми. Крылья ос, шмелей и бабочек не отличаются таким количеством данных элементов. Они перепончатого типа. Кузнечики, саранча и богомолы имеют кожистые надкрылья. Это дополнительная защита от механических повреждений.

Брюшко насекомых состоит из сегментов, количество которых может варьироваться в зависимости от вида. Эта часть тела лишена конечностей либо несет их видоизменения. К ним относятся яйцеклад, жало или копулятивные органы.

Класс Насекомые: среда обитания

Большинство насекомых предпочитает наземно-воздушную среду обитания. Трудно себе представить летний вечер без жужжания вокруг! А какие насекомые живут в почве? Это муравьи, жуки, медведки. Они делают в земле ходы, питаются корнями растений и органическими остатками, находят укрытия, откладывают личинки.

Способы питания

Майский жук поедает листья растений. Его грызущий аппарат способен измельчать пищу. А некоторые насекомые могут прокалывать покровы животных и растений для получения крови или соков. Это тля, клопы, комары, вши, блохи. Их ротовой аппарат колюще-сосущий.

Особенности внутреннего строения

Насекомые - это животные, скелет которых является наружным. Он состоит из твердой кутикулы, которая надежно защищает внутренние органы от механических повреждений и препятствует излишнему испарению влаги. Благодаря поперечнополосатой мускулатуре, дифференцированной на отдельные пучки, движения насекомых быстрые, точные и разнообразные. Ее отдельные группы обеспечивают способность к полету.

Пищеварительная система представлена сквозным кишечником и специализированными слюнными железами. Выделения продуктов обмена происходит через мальпигиевы сосуды. Кровеносная система состоит из сердца, образованного несколькими камерами, и единственного кровеносного сосуда. Такое строение делает насекомых типичными холоднокровными животными. Интенсивное дыхание осуществляют разветвленной трахеей.

Органы чувств и особенности поведения насекомых

Высокий уровень развития нервной системы, представленной головным мозгом и брюшной нервной цепочкой, обусловливает их сложное поведение. В регуляции жизненных функций также принимают участие биологически активные вещества - гормоны. Насекомые используют их для защиты от врагов и привлечения особей противоположного пола.

На поверхности их тела расположены многочисленные волоски, в основании которых находятся рецепторы. Они способны воспринимать механические, термические и химические раздражения. Органы зрения реагируют только на степень освещенности, не формируя изображения формы и цвета.

Самые сложные формы поведения наблюдаются у общественных видов. Какие насекомые к ним относятся? Это пчелы, термиты, муравьи. Они живут большими семьями, в которых четко распределены обязанности. В каждой из них есть плодовитая самка. Ее называют царицей. Различают также самцов и рабочих особей, не способных к размножению.

Разнообразие насекомых

Все отряды насекомых можно объединить в две группы. В первой из них наблюдается полное превращение. Это значит, что в процессе развития насекомые проходят стадию куколки, а их личинки значительно отличаются от взрослых особей. К ним относятся представители отрядов Жёстко-, Чешуе-, Перепончато- и Двукрылых, а также Блохи. Их личинки не имеют крыльев, сложных глаз, их конечности укорочены или вовсе отсутствуют. Во время стадии куколки происходят серьезные метаморфозы, в результате которых взрослое насекомое приобретает новые черты строения.

Отряды насекомых с неполным превращением представлены Прямокрылыми и Вшами. Из яйца у них развивается личинка, не отличающаяся от взрослой особи.

Итак, Насекомые - это один из классов Членистоногих. Их характерными чертами являются:

дифференциация тела на голову, грудь и брюшко;
одна пара усиков;
три пары ходильных ног;
наружный скелет из кутикулы;
наличие крыльев.

Все они представляют вариации одного общего плана строения , характеризующегося тремя обязательными признаками.

Во-первых, это заметная снаружи поперечная насеченность тела (русское название «насекомое» — производное от сло-ва «насечка»).
Во-вторых, для всех насекомых характерно наличие трех отделов тела: головы, груди и брюшка, что повышает подвижность тела.
В-третьих, все насе-комые имеют шесть (или три пары) ног, поэтому их нередко называют шестиногими.

Отделы тела насекомых имеют разное назна-чение. С головой связаны органы чувств (сложные глаза, простые глазки, два усика), мозг, захват и проглатывание пищи, с грудью — органы передвижения (ноги и крылья), с брюшком — органы размножения .

Ноги, состоящие из двух неболь-ших члеников в основании и двух длинных члеников (бедро и голень), заканчиваются членистой лапкой. Лапки на концевом членике имеют пару коготков для передви-жения по наклонной плоскости и по нижней стороне пред-метов. Между коготками иногда расположены присоски, используемые при перемещении по гладкой поверхности.

Со спинной стороны брюшка у самцов и самок насекомых обычно различают 10, а с брюшной — у самцов 9, у самок 7 сегментов. Каждый из брюшных сегментов (за исключением двух последних) несет по бокам маленькие отверстия — ды-хальца.

Ротовые органы

Крылья

Крылья присущи не всем насекомым, хотя преоблада-ющее большинство видов обладает ими. Крылья насекомых образовались в процессе эволюции из боковых выростов груди. Насекомые начали летать еще за 100—150 милли-онов лет до того, как освоили полет первые позвоночные — летающие ящеры (древние пресмыкающиеся) и птицы . Все это время они не только господствовали в воздухе, но и были его единственными обитателями.

Покров (панцирь)

Все тело у насекомых, как и других членистоногих , заключено в твердый наружный панцирь — скелет, состоя-щий в основном из хитина, возникшего у предков насе-комых свыше 550 миллионов лет назад. В чистом виде он мягкий, податливый и непрочный. Хитин у насекомых сверху покрыт белком , имеющим название склеротин , ко-торый придает скелету жесткость и прочность. Поверх-ностный слой покровов сложен воскоподобными вещест-вами, не пропускающими влагу, так что насекомые в любых обстоятельствах могут не испарять влагу. Такой внешний скелет не только надежно защищает внутренние органы и предохраняет их от высыхания, но и увеличивает прочность тела. Суть здесь не столько в том, что покровы насекомых — это несгибаемая броня, сколько в том, что сам принцип строения насекомых — трубка с мягкой серд-цевиной — втрое прочнее такой же трубки с жестким стержнем — телом с внутренним скелетом, как у позвоноч-ных. Но такая трубка теряет свои преимущества, если ее сделать слишком толстой, так как прочность полого цилин-дра резко падает с увеличением его диаметра. Это огра-ничивает утолщение тела, а с ним и размеры насекомых. Материал с сайта

Окраска

Все разнообразие окраски насекомых, сияющих всеми цветами радуги, достигнуто благодаря наружному скелету и зависит от его состава, плотности и толщины. Нередко покровы насекомых, особенно бабочек создают мозаичную оптическую окраску, разлагая белый свет на составляющие его цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый.

Формы

Из наружного скелета естественный отбор производит бесчисленные формы, поражающие наше воображение, не затрагивая внутреннего строения насекомых. Бродячие палочки, шагающие сучки, ползающие шипы, летающие стрелы, порхающие цветки, узорчатые изделия, пикирую-щие истребители, взвивающие вертикально вверх само-летики, кричащие натюрморты, неуловимые невидимки, миниатюрные носороги, олени, слоны… — разве можно охватить ошеломляющее многообразие внешнего вида насекомых!

Вопросы по этому материалу: