Где у крылатых насекомых расположены ноги. Общие сведения о внешнем строении насекомых

Общие сведения о внешнем строении насекомых

В школьном учебнике сведения о внешнем строении майского жука достаточно подробны, и если в распоряжении учителя имеется раздаточный материал, все эти данные могут служить основой не только для устного объяснения, но также и для проведения лабораторной работы. Поэтому дополнительные материалы для учителей нацелены на наиболее важные общие вопросы.

Внешний вид и отделы тела. Внешне насекомые чрезвычайно разнообразны - достаточно вспомнить, например, внешний облик всем известных жуков, бабочек, мух и стрекоз. Учащиеся по собственному опыту хорошо отличают насекомых от других классов членистоногих. Не менее хорошо по внешнему виду различаются представители разных отрядов насекомых (рис. 1). Это связано прежде всего с тем, что насекомые, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни, имеют крылья и хорошо летают. Важно, однако, подчеркнуть, что имеются более фундаментальные признаки, отличающие класс насекомых: развитие трех пар ног и подразделение тела на 3 отдела - голову, грудь и брюшко (рис. 2). Крылья развиты не у всех насекомых, а у их личинок они всегда, недоразвиты или отсутствуют.

Тело насекомых разделено на сегменты, границы между которыми имеют вид насечек. От слова "насекать" и возникло название "насекомые".

Важно обратить внимание в первую очередь на две особенности насекомых. Так же как ракообразные и паукообразные, они имеют твердые покровы (так называемый наружный скелет), которые состоят из особого вещества - хитина; по сравнению с паукообразными у большинства насекомых покровы более твердые, а иногда образуют крепкий панцирь.

Уплотненные наружные покровы не только защищают внутренние органы насекомых от повреждений, они также препятствуют испарению воды из организма, т. е. предохраняют насекомых от высыхания. На поверхности тела насекомых имеется тончайший слой из воскоподобных веществ, почти не пропускающих влагу. Именно поэтому даже самые мелкие насекомые не погибают при большой жаре и им не страшны палящие лучи солнца. Позвоночные животные в таких условиях уже через несколько часов теряют много влаги, испытывают жажду и должны периодически пить. Интересно отметить, что насекомые пьют мало, а некоторые совсем не пьют, так как им достаточно той влаги, которую они получают с сочной растительной пищей.

Если сравнить прочность наружного (у насекомых) и внутреннего (у позвоночных) скелета, то окажется, что, например, нога насекомого (панцирь снаружи, мускулатура внутри) выдерживает значительно большую нагрузку на изгиб, чем нога позвоночного животного (мускулатура снаружи, кость внутри), естественно, если произвести перерасчет на единицу массы. Считается, что прочность тела насекомого втрое превышает прочность тела позвоночного животного.

Конструкция скелета и слабая проницаемость покровов насекомых позволяют этим членистоногим успешно существовать при весьма мелких размерах (некоторые насекомые имеют длину менее 1 мм), однако ставят ограничения к возрастанию массы тела (крупные жуки, такие, как жук-геркулес - наиболее тяжелое насекомое, достигают длины, как правило, не более 10 - 11 см). Позвоночные животные с внутренним скелетом, наоборот, не смогли бы существовать при таких мелких размерах, как насекомые, тем более что из-за большой проницаемости их кожи для испарения эти животные, будь они размером с насекомое, погибли бы от быстрого высыхания.

Мелкие размеры насекомых способствовали их приспособлению к обитанию в самых разнообразных условиях, а следовательно, к возникновению в процессе эволюции все новых групп и видов. Поэтому насекомых очень много. Соответствующие подсчеты позволили установить, что на нашей планете существует более 2 000 000 видов насекомых, на долю которых приходится 70% от общего числа видов животных (из каждых 10 видов животных 7 - это насекомые!). Если же приблизительно подсчитать численность насекомых и сравнить ее с населением Земли, то окажется, что насекомых в 250 000 000 раз больше, чем людей.

Вторая важнейшая особенность насекомых - это наличие у них трех пар ног. При том способе ходьбы и бега, которые выработались у насекомых, дальнейшее уменьшение числа ног невозможно. Дело в том, что при ходьбе в каждый отдельный момент тело насекомого опирается на 3 ноги: переднюю и заднюю с одной стороны и среднюю - с другой. Этим достигается устойчивое положение тела при опоре на 3 точки. В этот момент 3 другие ноги передвигаются вперед в новое положение и затем, опираясь уже на них, насекомое делает свой "шаг". У активно ползающих насекомых все 3 пары ног хорошо развиты. Поэтому летающие формы, например стрекозы, имеют прицепные ноги, которыми они пользуются только для закрепления на растении во время отдыха. Некоторые насекомые, особенно часто их скрытнообитающие личинки, ног не имеют. У личинок, живущих открыто на растениях, например у гусениц бабочек, на брюшке возникают дополнительные органы прикрепления, так называемые "ложные" ноги.

Три отдела тела - голова, грудь и брюшко - у большинства насекомых четко выражены. Разделение тела на 3 отдела хорошо выражено у насекомых прежде всего потому, что эти отделы несут разные жизненные функции.

Голова. Голова насекомых обычно округлая, но иногда имеет совершенно причудливую форму: вытянута в длинный хоботок, как у жуков-слоников, снабжена рогом, как у жуков-носорогов, имеет сильно развитые жвалы, как у самцов жука-оленя, и т. д. На голове насекомых расположены органы чувств и органы захватывания пищи.

Органы чувств - это прежде всего органы зрения, обоняния и осязания. Два глаза насекомых расположены по боковым сторонам головы. Они имеют особое строение, так как состоят из множества мельчайших, одинаковых по строению фасеток (рис. 3), каждая из которых подобна, например, оптической (подзорной) трубе. Одна такая фасетка может дать лишь изображение того небольшого участка внешней среды, куда она в данный момент направлена (как и подзорная труба). Однако все многочисленные фасетки сложного (фасеточного) глаза насекомого плотно примыкают друг к другу и образуют такую систему оптических труб, что в результате получается мозаичное изображение всех окружающих предметов, находящихся в поле зрения насекомого. У некоторых насекомых, например у дневных бабочек, стрекоз, мух и др., глаза занимают большую часть поверхности головы. Такие насекомые одновременно видят предметы, расположенные перед ними, а также сбоку, сверху, снизу и частично сзади. У стрекоз в сложном глазу насчитывается до 28 000 фасеток. У насекомых, живущих в темноте, глаза не развиваются, что характерно, например, для обитателей глубоких пещер.

Основными органами обоняния и осязания у насекомых служат усики (рис. 4), которые расположены впереди глаз или между ними. Наиболее просто устроены так называемые нитевидные усики, состоящие из длинных и тонких цилиндрических члеников. Если каждый из таких цилиндрических члеников имеет более или менее длинный боковой отросток, то усики становятся гребневидными - внешне они напоминают гребень. Если на каждом членике по 2 отростка и направлены они в разные стороны, то возникают перистые усики. У майского жука эти отростки расположены на конце усиков и имеют форму пластин; такие усики получили название пластинчатых.

На поверхности усиков, особенно на их отростках, пластинах и других специальных образованиях, расположено огромное количество микроскопических органов чувств. Это в основном органы обоняния, которые позволяют насекомому улавливать тончайшие запахи на больших расстояниях.

Органы обоняния самцов чаще всего служат для разыскивания неоплодотворенных самок, которые выделяют в воздух мельчайшие количества специфических пахучих веществ (феромонов), остро воспринимаемых самцами только данного вида насекомых. У насекомых органы обоняния самцов обеспечивают встречу полов.

Органы обоняния самок приспособлены в большинстве случаев для разыскивания той среды обитания, в которой развиваются личинки. Самки жуков-навозников, например, со значительных расстояний улавливают запах свежего навоза. Самки насекомых, способных развиваться на каком-либо одном виде растения, могут по запаху отличить это растение от тысяч других. Первые жуки-короеды, поселившиеся на усыхающем дереве, благоприятном для развития потомства, выделяют в воздух ничтожные количества специфических веществ, запах которых другие самки этого вида улавливают на расстоянии до 1 км, и, руководствуясь им, слетаются на это еще не заселенное короедами дерево. Но как только к дереву слетается необходимое число самок короеда, они выделяют в воздух другие вещества, сигнализирующие опоздавшим самкам, что дерево уже занято. Такими сложными путями насекомые, используя запахи, регулируют свою жизнедеятельность.

Ротовые органы насекомых получили свои названия по аналогии с ротовыми органами позвоночных животных, хотя в их строении нет ничего общего.

У насекомых с грызущим ротовым аппаратом (рис. 5) имеются парные верхние и нижние челюсти. Верхние челюсти (жвалы) представляют собой толстые крепкие пластины, направленные друг к другу острыми краями, которые приводятся в движение сильной мускулатурой. Жвалы способны двигаться только в горизонтальной плоскости и как щипцы острыми краями отделяют кусочки пищи, поступающие в ротовую полость. Дно ротовой полости образует непарная пластинка - нижняя губа. Кусочек пищи во рту обрабатывается нижними челюстями, расположенными между жвалами и наружными краями нижней губы. Сверху ротовая полость обычно прикрывается широкой пластинкой - верхней губой. На нижней губе и нижних челюстях имеются выросты, состоящие обычно из 2-3 члеников. Это щупики, являющиеся основными органами вкуса.

У насекомых, питающихся жидкой пищей - соками растений (нектаром) или кровью животных, ротовые органы преобразованы в тонкий и длинный хоботок с каналом внутри, по которому всасывается пища. Некоторые насекомые не питаются, их ротовые органы не развиты. Личинки высших мух не имеют головы и питаются, выделяя пищеварительные соки непосредственно в скопление пищи и всасывая уже полупереваренную жидкую кашицу.

Грудь. Грудной отдел насекомых состоит из трех сегментов (терминологически принято, что тело насекомых подразделяется на сегменты, а придатки - ноги, усики, щупики - на членики). Здесь сосредоточены органы движения: снизу к каждому сегменту (передне-, средне- и заднегруди) прикрепляется по паре ног, сверху к двум последним сегментам (средне- и заднегруди) - по паре крыльев.

Ноги насекомых в большинстве случаев более или менее одинаковы и служат для передвижения по поверхности или для лазанья по растениям. Они состоят из двух небольших члеников в основании, называемых тазиком и вертлугом, двух длинных члеников - бедра и голени и заканчиваются лапкой, которая в свою очередь состоит из нескольких члеников. Основные модификации ног сводятся в основном к четырем вариантам: передние ноги могут быть копательными или хватательными, задние - прыгательными или плавательными (рис. 6).

В сельской местности одними из самых обычных насекомых являются медведки, живущие в подземных ходах. Передние ноги этих насекомых превратились в совершенное орудие копания и внешне напоминают передние копательные лапы крота. Хорошим примером хватательных ног являются передние ноги богомолов, бедра и голени которых покрыты рядами шипов; они способны хватать жертву, смыкаясь, подобно ножницам. Удлиненные прыгательные задние ноги кузнечиков, сверчков и саранчи с утолщенными бедрами позволяют этим насекомым быстро ускользать от врагов. У водных жуков задние ноги плавательные, покрытые рядами волосков. Жуки-плавунцы гребут этими ногами одновременно как веслами.

Лапки ног заканчиваются коготками, которыми насекомые цепляются за неровности при ходьбе и беге. Коготки позволяют насекомым подниматься по вертикальной поверхности и даже передвигаться по нижней стороне листьев, по потолку комнат и т. п. У некоторых насекомых между коготками имеются присоски, используемые ими при передвижении по гладкой поверхности, например по стеклу.

Крылья насекомых - совершенные органы полета. Среди беспозвоночных животных только насекомые обладают крыльями, которые дали им большое преимущество в конкуренции с другими организмами.

Крылья функционируют только у взрослых насекомых. При помощи полета они распространяются на значительные расстояния, в короткие сроки находят особь противоположного пола или благоприятные условия для развития потомства. Скорость полета особенно велика у летающих насекомых: у бабочек-бражников - 15 м/с, а расстояния, на которые способны перелетать эти бабочки, измеряются сотнями километров.

В случае исчезновения одной пары крыльев способность к полету может не только сохраняться, но и совершенствоваться. Мухи, например, имеют только одну (среднегрудную) пару крыльев, однако прекрасно летают.

Жуки летают при помощи только одной (заднегрудной) пары крыльев. Их передние (среднегрудные) крылья превратились в жесткие утолщенные надкрылья, служащие для защиты брюшка и перепончатых задних крыльев, которые в спокойном состоянии прячутся под надкрыльями. Поэтому научное название отряда жуков - "жесткокрылые". Когда жук летит, тяговая сила создается в результате вибрации задних крыльев, передние крылья обычно отводятся в стороны и приобретают функцию несущих плоскостей (по аналогии с крыльями самолета).

Характерная особенность крыльев - наличие укрепляющего их каркаса из нитевидных утолщений - жилок, образующих на крыле сеть. Очень много продольных и поперечных жилок на крыле у стрекоз. Значительно меньше жилок на крыльях двукрылых и перепончатокрылых.

Тот сложный рисунок, который образуют жилки крыла, строго постоянен для вида, и многие близкие группы и виды насекомых специалисты различают по особенностям жилкования крыльев.

По характеру складывания крыльев в покое выделяют 2 группы насекомых. Наиболее древние из существующих насекомых - стрекозы и поденки (древнекрылые) - в покое держат крылья направленными в стороны. Это несовершенный способ складывания крыльев. Такие насекомые не способны укрываться в различные убежища, так как им будут мешать расставленные крылья.

В процессе исторического развития насекомых возникли и пышно расцвели группы, для которых характерна способность складывать крылья вдоль тела (новокрылые). Эта особенность сделала их тело компактным и дала возможность проникать в различные новые убежища, использовавшиеся как жизненное пространство. Из древних групп такими крыльями обладают тараканы.

Из двух пар крыльев насекомых в полете обычно участвует только одна. Даже если для полета внешне пригодны обе пары крыльев, задняя пара специальным сцепочным аппаратом (крючками и т. п.) прикрепляется к заднему краю передней пары и оба крыла действуют как единое целое. Однако основная нагрузка при полете падает на передние крылья, поэтому они всегда заметно крупнее и сильнее задних.

Число колебаний крыла во время полета у некоторых насекомых огромно. Так, крыло комара колеблется с частотой 500 - 600 взмахов, а есть двукрылые, у которых крыло совершает до 1000 колебаний в 1 с.

Брюшко. Брюшко насекомых обычно мягкое, состоит из 8 - 11 сегментов. Оно служит в основном для размещения внутренних органов, главным образом пищеварительной системы и органов размножения, и запасных питательных веществ в виде жирового тела. У насекомых, откладывающих большое число яиц и имеющих по этой причине сильно развитые органы размножения, брюшко самки может очень сильно увеличиваться.

Брюшко прикрепляется к грудному отделу либо неподвижно, как у жуков, либо, наоборот, при помощи тонкого стебелька, как у многих перепончатокрылых, например у муравьев, ос и др., для жизнедеятельности которых сохранение высокой подвижности брюшка имеет важнейшее значение.

На конце брюшка находится заднепроходное отверстие и нередко имеются различные осязательные придатки в виде хвостовых нитей. У самок может быть развит длинный яйцеклад, иногда превращающийся в жало. Некоторые насекомые, например уховертки, имеют на конце брюшка клешневидные придатки.

Страница 1 из 5

Тело насекомого

Тело насекомого состоит из трех частей: головы, груди и задней части. На голове 6 сегментов слились воедино и совсем не заметны. Грудь состоит из 3 сегментов. Задняя часть - обычно из 10, по бокам которых расположены дыхательные отверстия.

Скелет насекомых

Насекомые - беспозвоночные животные , поэтому строение их туловища коренным образом отличается от строения тела позвоночных животных, к которым относится и человек. Наше тело поддерживается скелетом, состоящим из позвоночника, ребер, костей верхних и нижних конечностей. К этому внутреннему скелету крепятся мускулы, с помощью которых тело может двигаться.

Насекомые обладают наружным, а не внутренним скелетом. Мускулы крепятся к нему изнутри. Плотная оболочка, так называемая кутикула, покрывает все тело насекомого, в том числе голову, лапки, усики и глаза. Подвижные суставы соединяют многочисленные пластинки, сегменты и трубки, имеющиеся в теле насекомого. Кутикула по своему химическому составу сходна с целлюлозой. Белок придает дополнительную прочность. Жиры и воск входят в состав поверхности оболочки тела. Поэтому панцирь насекомого прочен, несмотря на легкость. Он водо и воздухонепроницаем. На сочленениях образуется мягкая пленка. Однако такая прочная оболочка тела имеет существенный недостаток: она не растет вместе с телом. Поэтому насекомым приходится периодически сбрасывать свой панцирь. В течение жизни насекомое меняет множество оболочек. Некоторые из них, такие как чешуйницы, делают это более 20 раз. Панцирь насекомого нечувствителен к прикосновениям,теплу и холоду. Зато в нем есть отверстия, через которые с помощью специальных усиков и волосков насекомые определяют температуру, запахи и прочие характеристики окружающей среды.

Строение лапок насекомых

Жуки, тараканы и муравьи очень быстро бегают. Пчелы и шмели с помощью лапок собирают цветочную пыльцу в "корзиночки", расположенные на задних лапках. Богомолы используют передние лапки для охоты, зажимая ими жертву. Кузнечики и блохи, спасаясь от врага или разыскивая нового хозяина, совершают мощные прыжки. Водяные жуки и клопы используют лапки для гребли. Медведка своими широкими передними лапками прокапывает ходы в земле.

Несмотря на то что лапки различных насекомых выглядят по-разному, они имеют аналогичное строение. Лапка в тазике присоединяется к грудным сегментам. Затем следуют вертлуг, бедро и голень. Лапка разделена на несколько частей. На ее конце обычно расположен коготок.

Части тела насекомых

Волоски - микроскопические органы чувств, выступающие из кутикулы, с помощью которых насекомые соприкасаются с окружающим миром - обоняют, пробуют на вкус, слышат.

Ганглий - узлообразное скопление нервных клеток, отвечающее за деятельность отдельных частей тела.

Личинка - ранняя стадия развития насекомого, следующая за стадией яйца. Варианты личинок: гусеница, червячок, нимфа.

Мальпигиевы сосуды - выделительные органы насекомого в виде тонких трубок, которые выходят в кишечник между его средним отделом и прямой кишкой.

Опылитель - животное, которое переносит пыльцу с одного цветка на другой того же вида.

Ротовой аппарат - специально предназначенные для того, чтобы кусать, колоть или лизать, органы на голове насекомого, которыми они берут пищу, пробуют, размельчают и поглощают ее.

Сегмент - одна из нескольких составляющих тела насекомого. Голова состоит из 6 практически слившихся сегментов, грудь - из 3, задняя часть - обычно из 10 хорошо различимых сегментов

Смена оболочки - многократно повторяющийся процесс в жизни насекомого; оно сбрасывает старую оболочку, для того чтобы расти. На месте старой оболочки постепенно образуется новая.

Усики - нитевидные антенны на голове насекомого. Они выполняют функции органов чувств и служат для получения обонятельных, вкусовых, осязательных и даже слуховых ощущений.

Фасеточный глаз - сложный глаз насекомого, состоящий из отдельных глазков, количество которых может доходить до нескольких тысяч.

Хоботок - ротовой аппарат колюще-сосущих или лижуще-сосущих насекомых, например клопов, комаров, мух, бабочек и пчел.

Экзувия - старая оболочка насекомого, которую оно сбрасывает при вылупливании.

ВНЕШНЕЕ СТРОЕНИЕ НАСЕКОМОГО

Тело насекомого покрыто хитиновым панцирем (кутикулой ), которая выполняет барьерную функцию, препятствует излишнему испарению воды и играет роль наружного скелета, обеспечивая механическую защиту организма.

Наличие хитиновой капсулы препятствует постоянному росту тела, поэтому насекомые линяют: старый хитиновый панцирь отстает от тела, а эпителий выделяет новый и пока он не приобрел нормальной прочности, организм быстро растет На голове насекомого – сложные фасеточные глаза , между которыми могут находиться несколько простых глазков, антенны, ротовой аппарат.

Сложные фасеточные глаза состоят из отдельных глазков – фасеток .

Сложные глаза могут включать от нескольких сотен до 28 000 (у стрекозы) глазков, каждый способен воспринимать узкий пучок световых лучей. В результате изображение объекта складывается из отдельных «точек» (носит мозаичный характер). Такое изображение получается расплывчатым и плохо характеризует форму объекта. Но преимуществом фасеточного глаза является очень широкое поле зрения, что позволяет уловить любое движение и вовремя заметить добычу или врага.

У многих насекомых есть и простые глазки, состоящие из линзы, слоя чувствительных клеток, чехла из пигментных клеток.

Антенны (усики, сяжки) являются также располагаются на голове. Они представляют собой ряд члеников различной формы: щетинковидные (сетчатокрылые, бабочки, таракановые), нитевидные (осы, пчелы, жуки), пильчатые (ночные бабочки), гребенчатые (бабочки, жуки), перистые (бабочки, двукрылые), коленчатые (пластинчатоусые жуки), булавовидные (бабочки, жуки). Антенны выполняют осязательную и обонятельную функцию, у различных видов насекомых служат для восприятия температуры, влажности воздуха, ультразвука, притяжения Земли. У бабочек-мешочниц усики редуцированы до небольших бугорков.

Рот насекомых имеет различное строение в зависимости от способа питания. Выделяют ротовой аппарат грызущего (жуки, муравьи, прямокрылые), лакающего (пчелы, шмели), колющего (комары, клопы), сосущего (бабочки), лижущего типа (мухи). По всей видимости, наиболее примитивным является ротовой аппарат грызущего типа.

Ротовой аппарат включает верхнюю губу (labrum), пару верхних и нижних челюстей, нижнюю губу и гипофаринкс (hypopharynx). Верхняя губа представляет собой складку покровов головы, гипофаринкс (язык, подглоточник) – выпячивание дна ротовой полости. Пара верхних челюстей (жвал, или мандибул) - это мощные нерасчлененные пластинки, зазубренные по внешнему краю, играют основную роль в разгрызании пищи.

Лакающий ротовой аппарат пчел и шмелей характеризуется удлинением обеих пар нижних челюстей и образованием ими хоботка, который служит для всасывания нектара. Хоботок может складываться в два колена и прижиматься к голове верхними челюстями или наоборот, сильно выдвигаться вперед и проникать в цветки с глубокими венчиками. Верхняя губа и верхние челюсти практически не изменяются, челюсти используются для сбора и размалывания твердой цветочной пыльцы, постройки гнезд.

Колющий хоботок комаров состоит из желоба и помещенных внутрь него видоизмененных частей ротового аппарата. Желоб образован сильно вытянутой нижней губой, щупики которой почти полностью редуцировались. Верхняя губа тоже вытягивается, ее края смыкаются, формируя трубку для засасывания крови. Между внутренней поверхностью желоба и трубкой помещаются колющие стилеты, возникшие из верхних, нижних челюстей и языка. Полость языка служит для проведения слюны.

Колюще-сосущий аппарат клопа образован четырьмя стилетами, заключенными в чехол – измененную нижнюю губу. Внутренняя пара стилетов – нижние челюсти – формирует два желобка для проведения слюны в ранку и всасывания жидкой пищи. Верхние челюсти, составляющие внешнюю пару стилетов, поочередно выдвигаются из чехла и углубляются в ранку. Затем одновременно выдвигаются нижние челюсти. Все операции повторяются до тех пор, пока стилеты не проникнут на достаточную глубину в ткани питающего организма.

Ротовой аппарат чешуекрылых представлен сосущим хоботком, состоящим из пары плотно примыкающих друг к другу нижних челюстей, каждая из которых образует желобок. Внутренние поверхности желобков формируют трубку для засасывания нектара. В покоящемся состоянии хоботок свернут в спираль и спрятан под головой. Он разворачивается за счет нагнетания жидкости в полости нижних челюстей, соединенных с полостью тела. Остальные части ротового аппарата атрофированы: верхняя губа практически исчезает, нижняя представляет собой небольшую пластинку с трехчлениковыми щупиками. Верхних челюстей нет.

Главная часть лижущего ротового аппарата мух – мясистая нижняя губа, которая заканчивается парой пластинчатых выростов. Эти выросты служат для фильтрации полужидкой пищи. В покое они сложены, при полном разворачивании обнажают зубы, которые используются для обскребывания субстрата. Верхние челюсти и нижние атрофированы, но сохраняются нижнечелюстные щупики. Верхняя губа и язык лежат в углублении нижней губы и образуют трубочку, по которой движутся отфильтрованные пищевые частицы.

Грудь состоит из трех сегментов, которые называются переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь. На каждом сегменте расположена пара конечностей, на двух последних – две пары крыльев.

Конечности крепятся между брюшным и боковым хитиновыми пластинками (склеритами ) и состоят из широкого основного членика – тазика (ляжки; coxa), вертлуга, бедра, голени и лапки . Тазик присоединяется к телу с помощью двух сочленений (мыщелков) и может двигаться вперед и вверх или назад и вниз. Сочленение между вертлугом и бедром позволяет совершать движения в различных направлениях, а коленное сочленение между бедром и голенью нужно, чтобы приблизить конечность к телу. Лапка состоит из нескольких члеников (обычно из пяти) и заканчивается 1–2 коготками. С их помощью насекомое прочно закрепляется на субстрате. Иногда на вершине голени располагаются крупные щетинки, называемые шпорами. Они участвуют в движении конечности и служат одним из определительных признаков в некоторых семействах.

Крылья насекомых представляют собой боковые выросты стенки тела. Они образованы тонкими мембранами, натянутыми на каркас жилок, по которым в крыло проникают трахеи, нервы и полостная жидкость.

Жилки пронизывают все крыло насекомого (особенно много их у переднего края крыла), обеспечивая необходимую жесткость конструкции и ее аэродинамические свойства.

Движения крыльев ограничивают многочисленные мелкие хитиновые пластинки, расположенные в области сочленовной мембраны между спинной и боковой пластинкой. К некоторым из них крепятся мышцы, служащие для изменения угла наклона крыльев или их складывания вдоль тела.

У различных групп насекомых наблюдается тенденция к функциональному объединению обеих пар крыльев или редукции одной из них. Передние крылья хорошо развиты у чешуекрылых и двукрылых насекомых (в случае двукрылых вторая пара крыльев превращается в жужжальца – образования, служащие для стабилизации полета). Для веерокрылых, жесткокрылых и прямокрылых характерно преобладающее развитие крыльев III грудного сегмента. У жуков первая пара крыльев превращается в надкрылья (элитры) , защищающие спинную часть тела и крылья. К отряду Полужесткокрылых относятся насекомые, у которых затвердевает только половинки надкрыльев. У стрекоз обе пары крыльев развиты почти одинаково. Некоторая независимость одной пары крыльев от другой и наличие мышц прямого действия позволяют стрекозам добиться превосходных летных характеристик. Среди насекомых есть первичнобескрылые формы (подкласс Apterygota) и виды, у которых крылья редуцировались (вши и блохи).

Брюшко – последний отдел тела насекомого. Его строение различно. Все 11 сегментов есть только у низших насекомых, у остальных часть сегментов редуцируется (обычно несколько последних). У высших насекомых – 4–5 брюшных сегментов. На брюшке насекомых располагаются дыхательные отверстия - дыхальца (стигмы) . На VIII–IX сегментах брюшка располагаются половые органы насекомых. Яйцеклад самок образован 4–6 створками – выростами яйцекладных пластинок, которые являются видоизменением брюшных ног. Створки, движущиеся относительно друг друга, проталкивают яйцо по яйцекладу, этот же механизм используется для зарывания яиц в субстрат: самка проделывает ход, в который затем откладывает яйца. Некоторые насекомые откладывают яйца в древесину (рогохвосты, пилильщики). Их яйцекладные створки снабжены ребрышками и зубцами. У наездников, откладывающих яйца в личинок других насекомых, очень длинный яйцеклад.

Яйцеклады высших перепончатокрылых превращаются в ядовитое жало. У пчелы на створках находятся мелкие зазубрины, которые помогают фиксировать жало в коже жертвы. Из-за этих зазубрин пчела не может вынуть жало и погибает.

Практическая работа № 18.

Тема. Строение представителей класса насекомые (Insecta).

Завдання 1 . Вивчити зовнішню будову комах;

Завдання 2 . Типи ротових апаратів комах, вусиків та кінцівок.

Завдання 3. Особливості внутрішньої будови представників класу комахи

Завдання 4. Розвиток комах з неповним і неповним перетворенням.

Завдання 5. Різноманіття комах, їх класифікація.

Насеко́мые (Insecta) - класс (по другой классификации - надкласс) беспозвоночных членистоногих животных. Вместе с многоножками относятся к подтипу трахейных. Известно около 1,5 млн. видов насекомых, но истинное их количество может быть 2 – 5 млн. Обладают наибольшим разнообразием среди всех остальных животных на Земле; включают бабочек, жуков, мух, муравьёв, пчёл и других. Наука, изучающая насекомых, называется энтомологией .

Насекомые - самый многочисленный класс живых существ на Земле, занимающий всевозможные экологические ниши. Произошло это, предположительно, потому, что в их развитии получили приоритет три принципа :

Простота организации;

Узкая жизненная специализация;

Высокая плодовитость.

Краткая характеристика. Это преимущественно наземные членистоногие, у которых тело явно разделено на голову , грудь и брюшко , а служащие для передвижения, конечности находятся в числе 3 пар на грудном отделе. Брюшко у взрослых особей несёт видоизменённые остатки конечностей - грифельки и др., лишь у отряда бессяжковых сохранились слабые брюшные ноги. Дыхание осуществляется с помощью трахейной системы или кожное - всей поверхностью тела. Те насекомые, которые дышат с помощью всей поверхности тела и имеют проницаемые для дыхательных газов и испарения покровы, ограничены в своём распространении только влажными средами. Они встречаются в основном в почве и в гниющих остатках организмов. Те высшие насекомые, у которых покровы непроницаемы и развита трахейная система, могут обитать и в сухих средах. Эти насекомые широко расселились по планете. Именно такие, ведущие открытый образ жизни и часто ярко окрашенные высшие насекомые и известны большинству людей.

Наружное строение насекомых

Размеры тела 0,2-330 мм (у современных представителей), обычно в пределах 1 - 50 мм. Покрывающее тело кутикула является частью кожи, образуя плотный наружный панцирь или экзоскелет, но в ряде случаев она мягкая и тонкая. Наружная кутикула подразделена на отдельные щитки - склериты (sclerites) и вследствие своей плотности благоприятна для развития на ней различных образований: вдавлений, бороздок, бугорков, рёбрышек, мелких волосков -хетоидов и др. К кутикуле причленяются также подвижные кожные волоски - хеты, имеющие иногда характер щетинок или чешуек.

Окраска тела и его частей очень разнообразна, зависит от пигментов, располагающихся в кутикуле или подстилающей её гиподерме, либо обусловлена оптическими явлениями, связанными со структурой кутикулы. Ввиду большой стойкости оптическая и кутикулярная пигментная окраски остаются почти неизменными после смерти; гиподермальная же пигментная, напротив, быстро разрушается. Нередко пигмент образует вдоль или поперёк тела полосы, в последнем случае они называются перевязями (fasciae). Часто это связано с явлением мимикрии.

Тело насекомых подразделяется на три сегментированных отдела: голова, грудь и брюшко . Каждый сегмент подразделяется на четыре части - верхнее полукольцо называется тергит, нижнее полукольцо называется стернит, боковые стенки - плейриты. При обозначении взаимного расположения частей тела и органов терминами «дорсальный» (dorsalis) обозначают верхнюю сторону тела, а «вентральный» (ventralis) - нижнюю сторону. Также выделяют мезосому (у муравьёв из трёх грудных сегментов и первого абдоминального сегмента проподеума) и метасому (стебелёк и брюшко).

Рис. Морфология насекомого: A - голова B - грудь C - брюшко

1. антенна; 2. глазки (нижний); 3. глазки (верхний); 4. сложный глаз; 5. мозг (cerebral ganglia); 6. переднегрудь; 7. дорсальная артерия, 8. трахеи, 9. среднегрудь, 10. заднегрудь, 11. переднее крыло, 12. заднее крыло, 13. средняя кишка (желудок), 14. сердце, 15. яичник, 16. задняя кишка (кишечник, прямая кишка и анальное отверстие), 17. анус, 18. вагина, 19. абдоминальный ганглий, 20. мальпигиевы сосуды, 22. коготки, 23. лапка, 24. голень, 25. бедро, 26. вертлуг, 28. грудной ганглий, 29. тазик, 30. слюнная железа, 31. подглоточный ганглий, 32. ротовой аппарат.

Голова внешне нечлениста, но произошла в результате слияния 5 сегментов в процессе олигомеризации тела. Сохранившимися конечностями этих сегментов являются усики, или антенны первые (antennae) и 3 пары ротовых конечностей - нечленистые верхние челюсти, или мандибулы (mandibulae), членистые нижние челюсти, или максиллы (maxillae) и членистая, внешне непарная нижняя губа (labium), являющаяся второй парой нижних челюстей, слившихся между собой. Различают несколько типов ротовых органов, из которых первичным является грызущий, предназначенный для разрывания и поглощения более или менее твердой пищи. В процессе эволюции возникло несколько модификаций этого исходного типа для потребления жидкой пищи, которые у разных сосущих групп насекомых устроены по-разному. В одних случаях сосание связано с проколом пищевого субстрата и возникает колюще-сосущий ротовой аппарат (клопы, тли, комары и др.), в других прием пищи не сопровождается проколом, как, например, у бабочек. Особую модификацию представляет мускоидный тип ротового аппарата, возникший у мух и приспособленный к потреблению как жидкой, так и твердой пищи. Другой путь развития исходного ротового аппарата наблюдается у скрыточелюстных, нижняя губа которых слилась с т. н. оральными складками, образовав парные челюстные карманы, в которые погружены мандибулы и максиллы.

Твёрдой основой головы является черепная коробка (epicranium). На голове различают переднюю поверхность - лоб (frons), который сверху переходит в темя (vertex) и далее назад - затылок (occiput). Спереди ото лба лежит хорошо обособленная пластинка - наличник (clypeus) и далее вперед (вниз) - верхняя губа (labrum), подвижный пластинчатый кожный выступ, прикрывающий сверху ротовые органы. На боках головы, под глазами, различают щёки (genae), сзади переходящие в виски (tempora), а снизу лежит горло (gula). С боков головы расположены сложные глаза (oculi), состоящие из множества зрительных единиц - омматидиев и являющиеся основными органами зрения. Кроме этого, между сложными глазами обычно расположено 1-3 простых глаз, или глазков (ocelli). В зависимости от биологии положение головы неодинаково. Различают гипогнатическую голову (caput hypognathum) - с ротовыми органами, обращёнными вниз, подобно ногам, и прогнатическую голову (caput prognathum) - с ротовыми органами, обращёнными вперёд. Первый тип обычно характерен для растительноядных, а второй - для хищных насекомых.

Типы усиков насекомых. Усики сидят по бокам лба, между глазами или впереди них, нередко в хорошо обособленной усиковой впадине. Они очень разнообразны, характерны для разных групп насекомых. В своей основе усики состоят из утолщённого основного членика, называемого рукояткой (scapus), за которым следует ножка (pedicellus), и, начиная с третьего членика, располагается основная часть - жгутик (flagellum). Различают несколько типов усиков (см. рис.).

Грудь (thorax) состоит из трех сегментов - передне-, средне- и заднегруди (pro-, meso-, metathorax). Тергиты груди называются спинкой (notum), а стерниты - грудкой (sternum). Соответственно 3 сегментам груди различают передне-, средне- и заднеспинку (pro-, meso-, metanotum) и также передне-, средне и заднегрудку (pro-, meso-, metasternum). Каждый плейрит груди подразделяется швом, по крайней мере, на два склерита - спереди эпистерн (episternum) и сзади эпимер (epimerum). Прикрепление к груди органов движения превращает её в локомоторный центр тела, увеличивает размеры за счёт развития мощной мускулатуры и сильному изменению и усложнению описанных выше склеритов.

Ноги (pedes) причленены к груди снизу, обычно сидят в тазиковых впадинах и состоят из тазика (coxa), вертлуга (trochanter), бедра (femora), голени (tibia) и лапки (tarsus). Тазик и вертлуг обеспечивают необходимую подвижность ноге. В некоторых случаях вертлуг состоит из двух члеников. Бедро является самой крупной и сильной частью ноги, так как имеет мощную мускулатуру. Его сочленение с голенью называют коленным, а прилегающую к нему часть - коленом (geniculus). Голень по длине примерно равна бедру, но тоньше его, снабжена шипами (spinae), а на вершине - шпорами (calcariae). Лапка обычно расчленена, состоит из 2-5 члеников, на вершине несёт пару коготков (unguiculi), между которыми располагается широкая присоска - аролий (arolium) или узкий эмподий (empodium). Соответственно образу жизни ноги подверглись разнообразной специализации, поэтому различают несколько их типов.

Крылья насекомых (alae) представляют собой пластинчатые выросты покровов, связанные с комплексом обслуживающих их мышц и преобразованных склеритов груди. В типичном случае их две пары: передняя, прикреплённая к среднегруди, и задняя - на заднегруди. Крылья состоят из тонкой крыловой пластинки (membrana), укреплённой на твёрдых жилках (venae), играющих роль прочной основы крыла. Жилки делятся на продольные и поперечные, образующие у более низкоорганизованных групп густую сеть и многочисленные ячейки (cellulae). Поперечные жилки у высших форм сокращаются в числе и иногда исчезают совсем, так как главную поддерживающую роль несут продольные, попеременно выпуклые и вогнутые жилки. Поэтому продольные жилки, хотя и претерпели у высших групп значительную эволюцию, всё же сохранили свою основу.

Жилкование . В исходном состоянии различают следующие продольные жилки: костальная (costa или C); субкостальная (subcosta, Sc); радиальная (radius, R), снабжённая сзади ветвью - радиальным сектором (radii sector, RS); срединная, или медиана (media, M), иногда делится на переднюю (MA) и заднюю (MP) ветви; кубитальная (cubitus, Cu), в числе двух, нередко сближенных жилок - передней (CuA) и задней (CuP); анальные (analis, A) в числе 1-4. В некоторых случаях на задних крыльях позади анальных располагается ещё серия югальных (jugalis, Ju) жилок, входящих вместе с анальными в состав складывающегося веера (vannus) крыла. Между продольными жилками располагается серия полей (campo), называемых по пробегающей спереди жилке: костальное, срединное и т. д. Более крупными подразделениями являются области (regio) крыла: главная - спереди от анальных жилок, анальная - между анальными жилками, югальная - между югальными.

Этот исходный план жилкования подвергается существенным модификациям путём образования ряда ветвей или выпадения отдельных жилок, их перемещения, слияния и т. д. Наиболее существенно в эволюции крыльев появление у новокрылых насекомых югальной области, обеспечившей особое складывание крыльев вдоль тела. Однако, в процессе дальнейшей эволюции Neoptera югальная область и способность складывать крылья вдоль тела неоднократно утрачивались в разных группах. Также можно отметить происходивший процесс костализации крыла, то есть смещения всех продольных жилок к переднему краю крыла, укреплявшего механическую основу и повышавшего аэродинамические характеристики. Наивысшей степени костализация достигла у перепончатокрылых и двукрылых. Многие отряды пошли по другому пути: у них летательная функция целиком переместилась на задние крылья, а передние превратились в плотные, ороговевшие надкрылья (elytrae), играющие роль покрышек для нежных задних крыльев. В ряде случаев надкрылья полностью утратили жилкование (жуки, кожистокрылые).

С совершенствованием полёта от относительной независимости крылья насекомых «переходили» к сцеплению друг с другом различными способами, функционируя как единый орган с перемещением основной нагрузки на первую пару. Другими словами, происходил процесс диптеризации (от лат. названия отряда двукрылых). С дальнейшей эволюцией задняя пара сокращается в размерах, а затем и утрачивается. Возникает высший этап полёта насекомых - морфологическая двукрылость. Всё сказанное определяет выдающуюся роль строения крыльев в классификации и понимании эволюции насекомых.

Брюшко (abdomen) состоит из многих, в целом однотипных, сегментов, исходно из 10, не считая хвостового компонента - тельсона, но в таком виде оно есть лишь у некоторых первичнобескрылых и зародышей. Нередко число сегментов сокращается до 5-6 и менее. На VIII и IX сегментах находятся половые отверстия и очень часто - наружные половые придатки, поэтому эти сегменты обычно называют генитальными. Прегенитальные сегменты у взрослых, как правило, лишены придатков, а постгенитальные имеют развитый лишь тергит X сегмента, тогда как XI сегмент редуцирован и свойственные ему придатки - церки (cerci) переместились на X сегмент. Строение церков весьма разнообразно, а у высших форм они атрофированы. Остатками постгенитальных сегментов являются лежащие дорсально вокруг анального отверстия склериты - сверху анальная пластинка (epiproctus), по бокам и снизу нижние анальные створки (paraproctes). Иногда (тараканообразные, уховертки) анальной пластинкой называют именно X тергит. Придатками генитальных сегментов являются у самца грифельки (styli) - на IX стерните, у самки - яйцеклад (oviductus) - парные выросты генитальных сегментов, являющиеся видоизмененными конечностями. IX стернит самца образует гипандрий, или генитальную пластинку (hypandrium), но нередко генитальной пластинкой именуют последний видимый стернит вообще, который у самок некоторых Polyneoptera может быть VIII или даже VII. У высших групп все эти части подвергаются редукции или модификации (так, у жалящих перепончатокрылых яйцеклад превращен в жало, хотя используется и по прямому назначению тоже). При редукции настоящего яйцеклада у некоторых групп (например, у многих жуков) возникает вторичный, телескопический яйцеклад из сильно уменьшенных в диаметре вершинных сегментов брюшка.

На конце брюшка самца располагается копулятивный аппарат, имеющий сложное и невероятно разнообразное строение у разных отрядов. Обычно в его составе имеется непарная часть - пенис (penis), имеющий сильно склеротизированную концевую часть - эдеагус (aedeagus). Строение копулятивного аппарата имеет важнейшее значение в систематике, так как его строение заметно различается даже у видов-двойников; часто его изучение позволяет решить труднейшие вопросы классификации родов, семейств и пр.