Насекомые систематика и описание. Насекомые. Надкласс Шестиногие (Hexapoda)
 Скачать 83.58 Kb.
|
|
Развитие насекомых складывается из эмбрионального, которое протекает на фазе яйца, и постэмбрионального - после выхода из яйца личинки до взрослого половозрелого насекомого – имаго. Эмбриональное развитие. Насекомые откладывают яйца по-разному. В связи с чем у них различают открытые кладки яиц, например, колорадский жук, многие наземные клопы, закрытые, как у саранчовых, яйца откладываются в почву, тараканы в отеки – яйцевые капсулы, образующиеся в половых путях самок. Форма яиц также разнообразна и зависит от среды в которой яйца развиваются. У клопов яйца бочковидные и прикрепляются к субстрату, у сетчатовидных яйца со стебельком, у бабочек – бутылковидные или башенковидные. И часто яйца откладываются группами. Снаружи яйца покрыты оболочкой – хорионом, защищающей их от высыхания. На поверхности оболочки имеется отверстие – микропиле, со сложной пробкой и канальцем внутри для проникновения сперматозоидов во время оплодотворения. Под хорионом расположена тонкая желточная оболочка, окружающая цитоплазму. В цитоплазме находится ядро и полярные тельца, а центральная ее часть заполнена желтком. Дробление оплодотворенных яиц поверхностное. Ядро многократно делится и дочерние ядра с участками цитоплазмы мигрируют к периферии и образуют поверхностный слой клеток, бластодермы. В центре яйца остается желток. На брюшной поверхности бластодермы клетки более высокие и образуют зародышевую полоску. Эта стадия соответствует бластуле. Деление клеток зародышевой полости ведет к развитию зародыша. Зародышевая полоска погружается, а складки бластодермы над ней смыкаются и образуют зародышевые оболочки серозу и амнион. Зародыш оказывается в амниотической полости во взвешенном состоянии внутри яйца – это надежно защищает его от механических повреждений. Жидкость заполняющая амниотическую полость облегчает обменные процессы. В процессе развития зародышевая полоска дифференцируется на эктодерму и энтомезодерму либо путем инвагинации, либо иммиграции клеток. Позже из эктодермы образуется нервная система и трахейная. Стенки задней кишки образуют мальпигиевы сосуды. Сегментация зародыша в начале проявляется в передней, а потом в задней части тела. В начале закладываются сегменты головы. После этого образуются три грудных и десять брюшных и анальная лопасть. Зародыш многих насекомых проходит три стадии, отличающиеся разным составом зачатков конечностей: протоподную, полиподную и олигоподную. В эмбриональном развитии насекомые проходят бластокинез, то есть изменяют положение тела зародыша в яйце, для того чтобы полно использовать запасы желтка. Приспособлениями к жизни на суше в эмбриональном развитии у насекомых являются следующие: наличие хариона, серозы, амниона – оболочек. Большой запас желтка, появление амниотической полости с жидкостью. Перед вылуплением сформированная личинка заглатывает амниотическую жидкость из полости, тургор тела ее увеличивается, головой прорывает харион, для этого на голове могут быть яйцевые зубчики или шип. Постэмбриональное развитие. После выхода из яиц личинки насекомых начинают усиленно питаться и расти. Рост связан с периодическими линьками. В период онтогенеза насекомые могут линять 3-4 раза и даже 30 раз. Среднее же число линек 5-6. Морфологические изменения в процессе развития от личинки до имаго (взрослого насекомого) называют метаморфозом. Когда насекомые достигают стадии имаго рост и линьки прекращаются, за немногим исключением. Существует три основных типа постэмбрионального развития: 1. Метаболия – прямое развитие; 2. Развитие с неполным превращением - Гемиметаболия и 3. Голометаболия – развитие с неполным метаморфозом. Прямое развитие наблюдается только у первичнобескрылых, например, у колибол и двухвосток. При метаболии из яйца выходит личинка внешне похожая на имаго. Отличается размерами, пропорциями и степенью развития глаз. У этих насекомых линьки продолжаются и в имагинальной стадии. Развитие с неполным или постепенным метаморфозом – гемиметаболия характерно для многих насекомых, имеющих крылья: клопы, цикады, саранчовые, тараканы. В этом случае из яйца выходит личинка, похожая на имаго, но с зачаточными крыльями и недоразвитыми гонадами и они называются – нимфами. Нимфы несколько раз линяют и с каждой линькой зачатки их крыльев увеличиваются. Личинка старшего возраста (последнего) линяет и из нее выходит имаго – крылатое насекомое. Однако среди насекомых с неполным превращением имеются также у которых личинки заметно отличаются от имаго, они имеют особые провизорные органы, для жизни в иной среде. Так развиваются стрекозы, поденки, веснянки. Нимфы их живут в воде, поэтому их называют наядами (водными нимфами). Наяды имеют провизорные органы: трахейные жабры, а личинки стрекоз – «маску» - видоизмененная часть губы, для добычи пищи. Развитие с неполным превращением – голометаболия происходит через четыре фазы: яйцо – личинка – куколка – имаго. Полный метаморфоз характерен для бабочек, жуков, перепончатокрылых, двукрылых, ручейников, сетчатокрылых. Личинки данных насекомых не похожи на взрослых и отличаются от последних экологически. Например, личинки многих мух живут в почве, гниющем субстрате, а имаго летают, питаются нектаром цветов, или личинки майского жука живут в почве, а взрослые жуки на деревьях. Личинки таких насекомых несколько раз линяют и затем переходят в фазу куколки. На этой фазе, как правило, насекомое не питается. На фазе куколки происходит гистолиз – разрушение личиночных органов и гистогенез – формирование органов взрослого насекомого. Из куколки выходит крылатое насекомое. Типы личинок насекомых с полным превращением. Личинки голометаболических насекомых по сравнению с имаго устроены намного проще. Они не имеют зачатков крыльев, сложных глаз, усики, ноги короткие, а ротовой аппарат грызущего типа. По сравнению ног различается 4 типа: проподные, олигоподные, полиподные, аподные. Проподные – имеют лишь зачатки грудных ног, например, у пчел. Олигоподные – имеют развитые три пары грудных ног – личинки жуков, сетчатокрылых. Полиподные (их называют гусеницы) кроме трех пар грудных ног имеют несколько пар ложных ножек на брюшке. Также личинки – гусеницы имеют пилильщики и бабочки. Аподные – (безногие) имеются у двукрылых насекомых, некоторых жуков (златок, усачей) и бабочек. Различают личинок насекомых с полным превращением и по способам движения: комподеовидные – с длинным гибким телом, бегательными ногами. Они передвигаются по скважинам почвы, например, хищные жуки – жужалицы, стафилины. Эуроховидные личинки – тело их мясистое, слабо изогнутое, есть конечности, и может не быть. Типичная эуруковидная дичинка майского жука, бронзовки, новозника. Проволочниковидные – с жестким телом, с опорными церками. Такого типа личинки характерны для жуков – щелкунов, чернотелок. Они активно прокладывают ходы в почве. Червеобразные – безногие. Подобного типа личинок много. Они могут передвигаться в почве, тканях растений. Такие личинки имеют не только двукрылые, но и некоторые жуки, бабочки, пилильщики, развитие которых идет в тканях растений. Типы куколок у насекомых с полным превращением так же различны и бывают: свободные, покрытые и скрытые. У куколок свободного типа хорошо видны зачатки ног, крыльев и отделены от тела (жуки). Куколки покрытого типа – все зачатки их срослись плотно к телу (бабочки), покровы их тела сильно склеротизированы, а у куколок открытого типа они мягкие. Куколки скрытые - это куколки внутри не сброшенной последней, затвердевшей личиночной шкурки. Образуется личиночный кокон – пупарий. Внутри такого пупария находится открытая куколка (многие мухи). У некоторых насекомых личинки последнего возраста перед окукливанием плетут кокон, например, бабочки – шелкопряды. Физиология метаморфоза. В результате метаморфоза в организме насекомых происходит два противоположных процесса: гистолиз и гистогенез. Гистолиз ведет к распаду тканей, органов личинки, гистогенез способствует образованию органов взрослого насекомого. У насекомых с неполным превращением эти два процесса идут постепенно на фазе нимфы (личинки), а с полным метаморфозом на фазе куколки. Весь процесс метаморфоза идет под контролем нервной системы. Нейросекреторные клетки мозга, выделяют гормоны, которые активизируют деятельность кардинальных тел. Гормоны разносятся гемолимфой и стимулируют деятельность личиночного гормона экдизона, который способствует отслаиванию старой кутикулы и формированию новой. Существенное значение в процессе метаморфоза имеют прилежащие тела, выделяющие ювенильный гормон. Если этого гормона выделяется много, линька личинки приводит к образованию личинки следующего возраста. С ростом личинки ювенильного гормона выделяется меньше, его концентрация падает, а передние грудные железы постепенно дегенерируют. Эти процессы приводят к переходу личинки в фазу куколки, а затем имаго. На фазе имаго ювенильный гормон контролирует развитие гонад, а легочный гормон в связи с редукцией передних грудных желез не вырабатывается. Размножение насекомых. Большая часть насекомых размножается с участием обоих полов. У них хорошо выражен половой диморфизм. У многих отличается сложное брачное поведение, сопровождающееся борьбой самцов за самку. Насекомые в основном откладывают яйца, хотя среди них есть и живородящие. В данном случае яйца развиваются в половых путях самки и она рождает личинок. Например, муха – саркофаг (Sarcophagidae) на мясо откладывает личинок. Развитие некоторых насекомых происходит без оплодотворения – партеногенетически. И такие виды имеются в разных отрядах насекомых. Насекомые могут размножаться на личиночных стадиях – педогенез. Это особое размножение, при котором созревание гонад опережает другие органы. Такое размножение наблюдается у комариков – галлиц. Педогенез увеличивает численность вида. У насекомых, как способ размножения встречается и полиэмбриония (бесполое размножение зародышей), например, у наездников, и ряда других паразитических насекомых. Жизненные циклы насекомых. Жизненный цикл – это развитие вида, включающее, как правило, несколько типов онтогенезов. Онтогенез ограничивается жизнью одной особи от яйца до наступления половой зрелости и естественного отмирания. Жизненный цикл – это повторяющаяся часть непрерывного процесса развития вида. У насекомых жизненный цикл складывается из двух сопряженных и отличающихся между собой морфофизиологически онтогенезов самцов и самок, которые размножаются половым. Затем и воспроизводят себе подобных. Насекомых имеют разные жизненные циклы; по типу размножения, составу поколений и их чередованию. Сезонные циклы насекомых. Под сезонным циклом развития следует понимать характеристику развития вида в течение сезонов одного года (от зимы до зимы). В природе сезонные циклы насекомых характеризуются календарными сроками встречаемости различных фаз развития. Важными особенностями сезонных циклов являются сроки их активной жизни и диапаузы (временная задержка развития) зимней, или летней. Факторы среды обеспечивают регуляцию жизненных циклов в соответствии с местными сезонными явлениями, немаловажную роль играют нейрогуморальные системы организмов. Систематика класса насекомых (Insecta – Ectognatha) Основой для классификации насекомых на крупные систематические категории – подклассы, инфраклассы, отряды служат такие особенности, как строение ротового аппарата, крыльев, постэмбриональное развитие. Для категории более низшего ранга, как род, вид используются разного рода морфологические признаки, среди которых ведущее место имеет жилкование крыльев, ротовой аппарат, конечности и гениталии. Очень широко используются микроморфологические признаки: состав и строение сенсилл, щетинок, структура кутикулы. По современной классификации – класс насекомых делится на два подкласса; подкласс Первичнобескрылые (Apterygota) и подкласс Крылатые (Pterygota). Подкласс Первичнобескрылые насекомые (Apterygota) В эволюции своего развития никогда не имели крыльев. Ротовые части не втянуты в ротовую капсулу. Развитие прямое, личинки отличатся только размерами и пропорциями тела. Могут линять во взрослом состоянии. Подкласс крылатые насекомые (Pterygota) Включает насекомых имеющих крылья, или их рудименты, что говорит о их вторичной бескрылости. Ротовые аппараты различные, развитие с неполным или полным метаморфозом. Крылатые насекомые делятся на два инфракласса: Инфракласс Древнекрылые (Paleoptere) и Новокрылые (Neoptera). Древнекрылые объединяют древних крылатых насекомых и современных из двух отрядов: Стрекозы (Odonata) и отряд Поденки (Ephemeroptera). Крылья их с примитивным сетчатым жилкованием и не могут складываться на спине. В полете крылья двигаются в одной плоскости. Ротовой аппарат грызущий, развитие с неполным превращением. Личинки называются наядами и развиваются в воде, имеют провизорные органы (трахейные жабры). Поденки сохранили древний признак линять во взрослом состоянии. Инфракласс Новокрылые более эволюционно продвинутые Крылья их могут складываться и лежать плоско на спине, поэтому они могут скрываться в трещинах, скважинах субстрата, поэтому экологические возможности их расширились, Ротовые аппараты разнообразные. Постэмбриональное развитие с неполным и полным метаморфозом. Подкласс Первичнобескрылые насекомые (Apterigota) Отряд Щетинкохвостки (Thysanura) Мелкие насекомые 8 – 12 мм, на конце брюшка три членистые хвостовые нити. Покровы тела очень тонкие, иногда с серебристыми чешуйками. Глаза простые, у отдельных видов могут быть сложные. Ведут скрытый образ жизни: в подстилке, пнях. Постэмбриональное развитие по типу протоморфоза. Подкласс Крылатые насекомые ( Pterygota ) Инфракласс Древнекрылые (Paleoptera) Отряд Поденки (Ephemeroptera) Название отряда связано с тем, что взрослые насекомые живут один день или несколько часов; после откладки яиц они отмирают. Поденки имеют две пары крыльев, неравной длины с сетчатым жилкованием. Ротовые органы рудиментарны, на конце брюшка хвостовые нити. Яйца откладывают в воду, личинки имеют трахейные жабры на брюшных сегментах. Развитие личинок идет 2- 3 года. У личинок хорошо развит ротовой аппарат, и питаются они растительными остатками. Отряд Стрекозы (Odonata) Это активно летающие хищники. Тело их вытянутое, иногда ярко окрашенное. Крылья прозрачные с густой сетью жилок. Голова подвижная с крупными фасеточными глазами иногда смыкающимися на темени. Ротовой аппарат грызущий, усики короткие. Взрослые стрекозы охотятся на лету за другими насекомыми. Яйца откладывают в воду. Личинки – наяды, имеют провизорные орган в виде маски для захвата пищи. Для дыхания используют кислород, растворенный в воде, трахейными жабрами. Передвигаются личинки с помощью ног, а плавают, изгибая тело или реактивно путем выталкивания струи воды из задней кишки. Инфракласс Новокрылые (Neoptera) Насекомые с неполным превращением (Hemimetabola ) Сюда относятся сильно специализированные и наиболее примитивные насекомые. Развитие насекомых данной серии идет в три фазы: яйцо – личинка – имаго. Среди насекомых с неполным превращением выделяют ортоптероидную группу отрядов с грызущим ротовым аппаратом, с полным жилкованием крыльев и исходно пильчатым яйцекладом. К группе относятся отряды: тараканов, богомолов, термитов, Прямокрылых, палочников, уховерток. Вторая группа – гемиптероидная включает отряды насекомых с грызущее – сосущим и колюще – сосущим ротовым аппаратом и со вторично упрощенными крыльями. Центральный отряд этой группы – полужесткокрылые. В группу входят отряды: сеноеды, пухоеды, власоеды, вши, трипсы, клопы и равнокрылые. Отряд Таракановые (Blattodea) Тело тараканов уплощенное, подогнуто головкой под переднегрудь. С длинными усиками, грызущим ротовым аппаратом, двумя парами крыльев. Передняя пара кожистая, вторая – перепончатая. Иногда крылья недоразвиты в основном у самок. На конце брюшка имеются церки, у самцов еще и грифельки. Яйца откладывают в оотеки по несколько десятков. В природе тараканы живут в подстилке, разрушающейся древесине, в почве; питаются как сапрофаги. Два вида тараканов живут в жилище человека. Отряд Богомоловые (Mantodea) Насекомые южных широт, хищные относятся к хищникам – засадникам, подкарауливают свою добычу в богомольной позе со сложенными вместе передними конечностями. Они хорошо имитируют окружающую среду: то похожи на зеленый или бурый побег, то конечности их напоминают черешки листьев или ветки, крылья похожи на листья. Отряд Термиты (Isoptera) Это общественные насекомые, как и муравьи, строят гнезда – термитники. Они также полиморфные насекомые. В состав их семьи входят самцы и самки и бескрылые неполовозрелые рабочие и солдаты мужского и женского пола. Крылатые самцы самки термитов имеют две пары длинных крыльев, с густым сетчатым жилкованием. На конце тела имеются церки. Ротовой аппарат грызущего типа. Покровы тела мягкие. Рабочие термиты выполняют много различных функций: строят гнезда, разводят грибы, которыми питаются, ухаживают за потомством. Защиту гнезда выполняют особые специализированные особи- солдаты, у них мощные челюсти и крупная голова. Во влажных тропических районах термиты строят высокие термитники, которые спасают их от дождей. Ходы подземных термитов могут быть на глубине 12 м, что спасает их от высыхания. Отряд Прямокрылые (Orthoptera) Насекомые крупных и средних размеров, имеют две пары крыльев. Передняя пара – кожистые надкрылья, с прямыми жилками. Вторая пара крыльев перепончатые и складываются веером в покое, прикрыты надкрыльями. Ротовой аппарат грызущий. Задние ноги многих прыгательные. На конце тела имеются нечленистые церки, а у самок еще и яйцеклад, иногда длинный. Многие имеют органы слуха и звука. Развитие с неполным метаморфозом. К прямокрылым относится несколько семейств: Кузнечики (Tettigonidae), Семейство сверчки (Gryllidae), семейство Медведки (Gryllotalpidae), семейство Саранчовые (Acrididae). Кузнечики имеют длинные усы, часто длиннее их тела, четырехчлениковые лапки. Органы слуха у них располагаются на голенях передних ног, органы стрекотания – на надкрыльях. Среди них есть растительноядные и хищники. Яйца откладывают в стебли растений. Сверчки имеют трехчлениковые лапки, более темную окраску. Питаются растениями, яйца откладывают в почву или стебли растений. Среди них вредителем является степной сверчок (Gryllus desertus). Близко к сверчковым семейство медведки. В отличие от других прямокрылых они обитатели почвы. Передние ноги у них копательные, тело вальковатое. Роя в почве ходы медведки подгрызают корни растений чем и наносят вред. Самое многочисленное семейство Саранчовые. Известно около 10 т. видов, на территории России около 500 видов. Саранчовые имеют короткие усики, крючкообразный яйцеклад. Органы слуха располагаются на первом сегменте брюшка. Звуки издают самцы трением задних бедер о надкрылья. Яйца откладывают в почву, образуя характерные для саранчовых кубышки. К самым опасным саранчовым относятся перелетная, или азиатская саранча (Locusta migratoria), распространена в Африке, Австралии, Евразии; пустынная саранча шистоцерка (Schstocerca gregaria), распространена в Индии, Африке, Передней Азии; итальянский прус (Сalliptamus italicus ) Борьба с саранчовыми проводится по разным направлениям: уничтожаются кубышки, скопления личинок (пешая саранча), имаго – механическими, химическими методами; осушаются плавни – места благоприятного размножения. В нашей стране часто бывают локальные вспышки нестадных саранчовых, главным образом в степных районах: Поволжье, юг Сибири. |