Класс Насекомые

Класс Насекомые – самый большой в животном мире по числу видов (более 1 млн) и по абсолютной численности особей. Немало видов насекомых остаются еще неизвестными.

Насекомые широко расселились по материкам и приспособились к самым разнообразным условиям существования: почва, вода, суша, снег и т.д. Внешний облик представителей класса довольно сильно варьирует, но тело подразделяется на хорошо различимые голову, грудь и брюшко.

Голова насекомых покрыта сплошным хитинизированным панцирем, образующим головную капсулу, на которой различают лоб, темя, затылок, виски, щеки. На голове помещаются простые и сложные (фасеточные) глаза, усики, ротовые органы. Усики насекомых выполняют функцию осязания и обоняния. Они членистые, но могут быть различными по форме: нитевидными, булавовидными, пильчатыми, гребенчатыми и др. Форма усиков – один из систематических признаков. У самцов и самок они нередко развиты неодинаково.

Строение ротовых органов зависит от вида употребляемой пищи и способа питания насекомых. Наиболее древним, исходным типом ротового аппарата считают грызущий (тараканы, жуки, саранчовые). Спереди и сверху ротовые органы прикрыты непарной складкой хитинового покрова – верхней губой. Ниже и по бокам располагаются верхние челюсти, или жвалы. Они представляют собой твердые зазубренные пластинки, приводимые в движение сильными мышцами. Ниже жвал помещается пара членистых нижних челюстей. Снизу ротовая щель прикрыта непарной членистой нижней губой. Этот исходный грызущий тип ротового аппарата путем срастания и видоизменения частей дал другие типы ротовых аппаратов, приспособленных к питанию иной пищей (у комаров – колюще-сосущий, у бабочек – сосущий, у мух - лижущий и др.).

Грудной отдел насекомых состоит из трех члеников (сегментов), которые получили название переднегрудь, среднегрудь, заднегрудь. Каждый из них несет по паре членистых ходильных ног. У крылатых насекомых на средне- и заднегруди помещается по паре крыльев ( тонкие кутикулярные пластинки, могут быть хитинизированы ). В груди находится мощная мускулатура, приводящая в движение крылья и конечности, т.е. этот отдел тела насекомых выполняет двигательную, или локомоторную, функцию.

Ножки насекомых в типичном случае ходильные или бегательные. Они состоят из 5 отделов: основного членика, или тазика, небольшого и короткого вертлуга, бедра, голени и лапки, состоящей чаще всего из 5 коротких члеников, последний из которых заканчивается двумя коготками. Так устроены ножки у жуков, тараканов. У многих насекомых конечности сильно видоизменены в связи с приспособлением к другим способам передвижения или выполнением ими иных функций. Так, у прыгающих насекомых (кобылки, кузнечики) задние конечности прыгательного типа. Их легко узнать по длинным мускулистым бедрам и тонкой длиной голени. У насекомых, вторично приспособившихся к жизни в воде (клопы-гладыши, жуки-плавунцы), задние конечности превращены в плавательные ножки, они расширены и густо покрыты длинными щетинками. У живущей в почве медведки первая пара ножек видоизменена в сильные роющие конечности. Пчелы и шмели на задней паре лапок имеют корзинку для сбора пыльцы.

Большинство насекомых имеют две пары крыльев. У одних видов обе пары одинаково (стрекозы), у других передние крылья крупнее (шмели, бабочки). Первая и вторая пары крыльев у ряда насекомых отличаются не только по величине, но также по строению и функции. Так, у жуков передние крылья твердые и превращены в надкрылья, выполняющие при полете функцию крыла, опирающегося на воздух. Задние складывающиеся перепончатые крылья выполняют функцию пропеллера. У двукрылых (комар, муха) имеется только первая пара крыльев, а вторая редуцирована. От нее остались по бокам заднегруди рудименты в виде маленьких булавовидных придатков – это жужжальца. Внутри них помещаются органы равновесия.

Рис. Крылья насекомых

У большинства насекомых крыло в полете совершает сложное движения, поворачиваясь во время взмаха. Число взмахов крыльев в единицу времени у разных видов насекомых различно. Так бабочки производят 5-12 взмахов в секунду. Отличные летуны пчелы и другие перепончатые делают до 40 взмахов в секунду. Наибольшее число колебаний крыла в секунду зарегистрировано у двукрылых: у настоящих комаров до 500-600, а у мокрецов до 1000.

Брюшко у низкоорганизованных форм состоит из 11 сегментов, а у более развитых – из 9, либо даже 4-6. Настоящих развитых конечностей на брюшке насекомых не бывает. Лишь у некоторых имеются рудименты или очень сильно видоизмененные конечности задних сегментов, преобразованные в я йцеклад, или жало, как у перепончатых..

Хитинизированная кутикула насекомых не только служит защитным покровом, но и является внешним скелетом, к внутренним выростам которого прикрепляются мышцы. Кутикула содержит уплотненные пластинки – склериты, чередующиеся тонкими перепончатыми участками, благодаря чему тело насекомых сохраняет гибкость. Такой нерастяжимый покров обуславливает необходимость линек в процессе индивидуального развития и роста насекомых. Число линек может быть различным (5-20), но происходят они обычно в личиночном состоянии, ибо во взрослом состоянии могут линять лишь немногие насекомые.

Окраска насекомых в значительной степени зависит от присутствия различных пигментов в их покровах. На поверхности кутикулы, покрывающей тело насекомого, выделяют три рода хитинизированных образований: выросты, волоски, щетинки. Выросты бывают в виде небольших шипиков. Волоски могут быть осязательными, если к ним подходят нервные окончания. Нередко щетинки густо покрывают тело, чем способствуют сохранению тепла и несмачиваемости тела. У пчел волоски участвуют в собирании пыльцы. У бабочек и некоторых других насекомых щетинки превращаются в чешуйки. Железистые щетинки, особенно часто встречающиеся у гусениц многих бабочек, выполняют защитную функцию. У их основания расположены железистые клетки, выделяющие ядовитый секрет.

Особую роль в жизни некоторых насекомых играют воскоотделительные железы, образующие воск, который идет на постройку гнезда, усиливает защитные свойства покровов, уменьшает испаряемость, обеспечивает несмачиваемость тела и т.д. Воскоотделительные железы имеются у пчел, шмелей, тлей, водных клопов и других насекомых.

Для многих насекомых большое значение имеют пахучие железы, выделяющие различные пахучие вещества. Присутствие пахучих желез только у одного из полов указывает на то, что выделяемые пахучие вещества служат для распознавания и нахождения особей одного пола другим при помощи органов обоняния (бабочки). Самок тараканов привлекают пахучие выделения желез самцов. Самки находят их и поедают, а в этот момент и происходит спаривание. В ряде случаев выделения пахучих желез имеют защитное значение. Например, клопы и жуки-бомбардиры выделяют вещества, запах которых отпугивает животных.

Мышечная система насекомых, как и у других членистоногих отличается высокой степенью дифференциации. Большинство мышц поперечно-полосатые, способные быстро и точно сокращаться.

Пищеварительный тракт насекомых состоит из трех частей: передней, средней и задней кишок.

Передняя кишка включает рот, глотку, пищевод, зоб и мышечный желудок, а у многих видов есть еще и жевательный желудок. В глотку открываются протоки слюнных желез.

Средняя кишка выполняет функции переваривания и всасывания пищи. У многих форм она имеет дополнительные выросты, увеличивающие всасывательную поверхность.

Задняя кишка начинается в том месте, где в кишечник открываются органы выделения – мальпигиевые сосуды. Стенки заднего отдела пищеварительного тракта насекомых обладают способностью высасывать воду из проходящих непереваренных остатков пищи и продуктов обмена веществ, выделяемых мальпигиевыми сосудами. Именно поэтому выводимые через анальное отверстие фекальные массы оказываются почти сухими.

Нервная система насекомых состоит из крупного, включающего несколько отделов надглоточного ганглия (называемого головным мозгом), подглоточного нервного узла и ганглиев брюшной нервной цепочки. Головной мозг состоит из трех отделов: переднего (иннервирует глаза), среднего (иннервирует усики) и заднего (иннервирует ротовой аппарат). Грибовидные тела (выросты переднего отдела) координируют деятельность всей нервной системы и определяют сложное поведение насекомых (особенно развиты у общественных насекомых, живущих «семьями»). В брюшной нервной цепочке выделяют три грудных ганглия, от которых отходят нервы к конечностям и крыльям. У ряда насекомых ганглии брюшной нервной цепочки сливаются в один нервный узел, расположенный в грудном отделе.

Высокий уровень организации нервной системы насекомых тесно связан с сильным развитием органов чувств: осязания, обоняния, зрения, вкуса, равновесия и слуха. Так, многие бабочки различают запахи на расстоянии 2-3 км, а самец грушевой сатурнии чувствует запах самки на расстоянии до 9 км. Насекомые обладают цветным зрением, но видят отдельные части спектра не так, как человек. Они хуже воспринимают красный цвет, а некоторые не видят синих и зеленых тонов. Глаза некоторых муравьев чувствительны к ультрафиолетовым лучам. Органы вкуса насекомых обычно расположены на челюстях, нижней губе и щупиках, а у некоторых – на лапках конечностей. Осязательные волоски разбросаны по всему телу, но особенно их много на ротовых органах и конечностях. У отдельных насекомых (кузнечиков), есть органы слуха в голени ног.

Органы дыхания большинства насекомых представлены сильно разветвленной трахейной системой, состоящей из большого числа трубочек разного диаметра. Самые тонкие из них опутывают все органы и даже проникают внутрь отдельных клеток. В трахейную систему воздух поступает через дыхальца (стигмы), расположенные по бокам тела. Поступление воздуха в трахейную систему обеспечивается движениями брюшка. У некоторых водных личинок насекомых дыхание идет через поверхность тела или при помощи трахейных жабр.

Основными органами выделения насекомых служат также мальпигиевые сосуды (выделяют в кишечник кристаллы мочевой кислоты) и жировое тело (в нем откладываются продукты диссимиляции сложных органических веществ, которые из организма не выводятся, поэтому жировое тело выполняет роль «почек накопления»), это и депо запасных питательных веществ.

Кровеносная система насекомых незамкнутая. В брюшке над кишечником залегает длинная, состоящая из ряда камер мускулистая пульсирующая трубка – сердце. Кровь насекомых (гемолимфа) – бесцветная, из сердца поступает в аорту, а из нее изливается в полость тела вблизи головного мозга. Внутрь сердца кровь попадает через ряд отверстий (остий), находящихся в стенках камер. Основная функция крови – доставка питательных веществ и выведение продуктов диссимиляции, а вот в газообмене участвует незначительно.

Насекомые раздельнополы. Половые органы у них расположены на брюшке. Помимо различий в строении мужских и женских половых органов самцы могут отличаться от самок и вторичными половыми признаками: величиной, окраской, наличием придатков. Следовательно, у насекомых достаточно ясно выражен половой диморфизм. Половые железы парные. Оплодотворение внутреннее. Размножение половое, имеет место партеногенез (пчелы, осы, муравьи) и живорождение (тли).

Самки насекомых разных видов откладывают оплодотворенные яйца в различные места: на ветви и листья деревьев, землю, в других насекомых, в мусорные кучи, в специально построенные камеры и т.д. При этом вышедшие из яиц молодые насекомые и личинки сразу же могут найти для себя соответствующую пищу. Проявляется забота о потомстве.

Развитие насекомых после выхода из яйца происходит у разных видов по-разному. У примитивных форм рост и развитие молодого организма не сопровождается существенным изменением строения, т.е. молодые в главных чертах похожи на родителей. Это прямое развитие.

Крылатые насекомые развиваются после выхода из яйца с превращением, или метаморфозом. Различают два основных типа метафорфоза: развитие с неполным превращением и развитие с полным превращением.

Продолжительность жизни насекомого одного поколения у разных видов неодинакова. Так, у тлей в течение лета меняется несколько поколений и продолжительность каждого из них невелика. Два поколения, а иногда и больше наблюдаются у многих насекомых (мухи, комары, бабочки). Большинство видов насекомых имеет одно поколение, но есть и такие, у которых одно поколение развивается в течение ряда лет. Весь жизненный цикл майского жука, например, длится 5 лет, жука-оленя - 4-5 лет, бабочки ивового древоточца – 2 года. Самый продолжительный жизненный цикл у американской цикады – 17 лет.

В классе насекомых выделяют более 34 отрядов. Мы рассмотрим лишь некоторые из них.