Презентация животный мир. Зоология
 Скачать 5.92 Mb.
|
|
Рисунок 84. Типы ходильных конечностей насекомых 1 - бегательная (таракана): а - тазик; б - вертлуг; в -бедро; г - голень; д – лапка; 2 - прыгательная (кузнечик); 3 - собирательная (пчелы); 4 – плавательная (жука-плавунца); 5 - роющая (медведки); 6 - хватательная (богомола) 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. Брюшко насекомых состоит из 4 – 11 сегментов, соединенных между собой растяжимой кожицей, поэтому оно может сильно растягиваться и увеличиваться. Форма брюшка может быть разнообразной. Конечности на брюшке отсутствуют, но у некоторых они сохраняются в виде придатков: грифельки, церки (термиты, тараканы), у самок может быть длинный яйцеклад (кузнечики, сверчки, наездники). У пчел, ос, муравьев яйцеклад превратился в орган защиты – жало. На сегментах брюшка находятся стигмы 187 – дыхательные отверстия. В брюшке сосредоточены средняя и задняя кишка, жировое тело, выделительная система, половые органы, дыхательный аппарат. Брюшко прикрепляется к грудному отделу либо неподвижно, (жуки, кузнечики, клопы), либо, наоборот, при помощи тонкого стебелька - суженной части первого брюшного сегмента (осы, муравьи). Стебельчатое брюшко обеспечивает большую подвижность при размножении, откладке яиц и защите от врагов. Тело насекомых покрыто хитинизированным покровом - кутикулой, которая является наружным скелетом (место прикрепления двигательных мышц) и обладает устойчивостью к механическим и химическим воздействиям. Кутикула состоит из трех слоев. Наружный – эпикутикула – содержит липоиды и воскоподобные вещества, которые защищают тело насекомого от высыхания, или наоборот, после дождя или в воде тело насекомых остается сухим, сохраняется способность к полету. Средний слой – экзокутикула – и внутренний – эндокутикула в основном состоят из хитина и белковых нитей. В покровах имеются многочисленные волоски и железы (восковые, пахучие, ядовитые). Окраска насекомых очень разнообразна, она может быть покровительственной или предупреждающей. К покровам тела изнутри прикрепляются мышцы, которые у насекомых развиты чрезвычайно хорошо и образованы поперечнополосатой мышечной тканью. Общее количество мышечных пучков может достигать двух тысяч. Такое разнообразие мышц позволяет насекомым совершать очень сложные движения. Все части тела подвижны, особенно конечности и голова, мускулатура брюшка организована проще. Особое значение для насекомого имеют крыловые мышцы, обеспечивающие машущие движения крыла в полете. Функциональной особенностью крыловых мышц является то, что на каждый нервный импульс их волокна реагируют серией сокращений, что позволяет животному совершать очень большое число взмахов крыла. Полость тела у насекомых смешанная – гемоцель (миксоцель) - результат слияния целома с остатками первичной полости. Пищеварительная системахорошо развита и состоит из передней, средней и задней кишки (Рисунок 85). Передний отдел начинается ротовым отверстием, ведущим в ротовую полость, которая окружена частями ротового аппарата. В нее впадают протоки слюнных желез, которых может быть от одной до трех пар. У гусениц бабочек слюнные железы видоизменены, они выделяют жидкость, которая на воздухе быстро затвердевает, превращаясь в прочную шелковину, используемую в образовании кокона; у пчел секрет слюнных желез образует маточное молочко или, соединяясь с нектаром, превращает его в мед. Ротовая полость ведет в мускулистую глотку. Глотка продолжается в более узкий и длинный пищевод, который у многих видов, особенно питающихся жидкой пищей, (например, пчел) внизу образует расширение - зоб. В нем пища задерживается, перемешивается и подвергается воздействию 188 пищеварительных ферментов. За зобом следует жевательный желудок, мускулистая стенка которого образует твердые выросты, перетирающие грубо измельченную ротовыми частями пищу в гомогенную кашицу. Вся передняя кишка имеет эктодермальное происхождение и выстлана изнутри кутикулой. Средняя кишка имеет энтодермальное происхождение и выстлана не кутикулой, а железистым эпителием с очень высокими клетками. В этом отделе кишечника пища расщепляется ферментами и происходит всасывание питательных веществ. Для увеличения функциональной поверхности в начале средней кишки имеются несколько слепых выпячиваний - пилорические придатки. Кроме того, стенки средней кишки образуют многочисленные складки, или крипты. В глубине их имеются скопления мелких клеток, которые замещают погибающие эпителиальные клетки этого отдела кишечника. Обычно эпителием средней кишки выделяется вокруг пищевой массы непрерывная тонкая оболочка, так называемая перитрофическая мембрана. Не переваренные остатки пищи поступают в заднюю кишку, заканчивающуюся анальным отверстием. Задняя кишка дифференцируется на переднюю часть – тонкую кишку, затем идет более широкая толстая кишка и заканчивается задний отдел пищеварительного тракта прямой кишкой. В задней кишке происходит всасывание питательных веществ. Кроме того она служит местом извлечения из не переваренных остатков воды и нужных организму солей. Задняя кишка, как и передняя, имеет эктодермальное происхождение и также выстлана кутикулой, которая образует складки и покрыта мелкими волосками. Пища у насекомых может быть самой разнообразной, но обычно имеет место определенная специализация. Различные насекомые потребляют жидкую и грубую пищу растительного и животного происхождения, пища может быть свежей или гниющей. На границе между средней и задней кишкой у насекомых имеются многочисленные мальпигиевы сосуды, которые являются органами выделения. Количество сосудов у разных видов варьирует от 2 до 200 (у черного таракана - 80 - 100) у взрослых особей, у личинок меньше. Каждый сосуд имеет вид тонкой трубочки, свободный конец которой оканчивается слепо, а другой впадает в полость кишечника. Из гемолимфы, продукты обмена всасываются стенками мальпигиевых сосудов и переводятся в нерастворимую форму - кристаллы мочевой кислоты, которые поступают в полость сосудов и постепенно перемещаются в полость задней кишки. Затем освободившаяся вода всасывается обратно в гемолимфу через стенки сосудов или (большей частью) посредством ректальных желез, а обезвоженные продукты выделения выводятся наружу через анальное отверстие вместе с фекалиями. Такая организация выделительных структур очень выгодна для насекомых, поскольку выводит из организма практически сухие вещества, что существенно снижает потерю воды и позволяет им обитать в очень жарком климате в условиях дефицита воды. Однако у видов, не испытывающих недостатка влаги (например, тлей), 189 обратная реабсорбция воды из выделяемых продуктов не происходит и экскременты часто становятся жидкими. Кроме мальпигиевых сосудов выделительную функцию выполняют перикардиальные клетки, нефроциты, жировое тело. Перикардиальные клетки рассеяны по боковым стенкам перикардия, их основной функцией является поглощение из гемолимфы токсичных веществ. Рисунок 85. Внутреннее строение таракана 1 - резервуар и проток слюнной железы; 2 - слюнная железа: 3 - зоб; 4 - жеватель- ный желудок; 5 - средняя ишка; б - мальпигиевы сосуды; 7 - задняя кишка: 8 и 9 – тра- ейная система; 10 - брюшная нервная цепочка; 11 - семенники; 12 - придаточные половые железы; 13 - семяпровод; 14 - головной мозг; 15 - симпатическая нервная система; 16 - пилорические отростки 190 Таким же образом функционируют и другие выделительные клетки - нефроциты, которые располагаются группами у основания передней пары ног и на голове вблизи нижней губы. Жировое тело выполняет несколько функций. Прежде всего в нем запасаются питательные вещества, что позволяет животному длительное время обходиться без пищи. Кроме того, в клетках жирового тела накапливаются продукты обмена (мочевая кислота), причем, попав в жировые клетки, эти вещества остаются в них навсегда и не выводятся из организма (тараканы, перепончатокрылые). Накопление мочевой кислоты имеет большое значение для насекомых, у которых мальпигиевы сосуды выполняют специальные функции, например секрецию шелковой нити. Тогда запасы мочевой кислоты в жировом теле становятся доступными, в частности в процессе метаморфоза, и используются как источник азота. У таких насекомых экскреторную функцию частично выполняют лабиальные железы (головные трубчатые железы). Дыхательная система у насекомых представлена системой разветвленных трубочек – трахей, доставляющими атмосферный кислород ко всем органам и тканям. По бокам двух задних сегментов груди и сегментов брюшка имеются до десяти пар отверстий - стигм, по которым поступает наружный воздух. Трахеи пронизывают все тело насекомого, причем концевые ветви могут даже проникать внутрь отдельных клеток. Самые тонкие ответвления трахей – трахеолы имеют диаметр не более 1 мкм. Трахеолы разветвляются между клетками и оплетают их, являясь функциональной частью системы, обеспечивающей диффузию кислорода в клетки тела. В некоторых участках крупные трахейные стволы расширяются и образуют воздушные мешки. В результате сокращения мышц тела при полете мешки могут сжиматься и расправляться, регулируя поступление и выход воздуха, делая дыхание более активным. Кроме того, воздушные мешки, наполняясь воздухом, уменьшают удельную массу тела, облегчая полет. Трубочки (трахеи), имеющие эктодермальное происхождение, развиваются в ходе онтогенеза из глубоких впячиваний стенки тела. Открывание и закрывание дыхалец регулируется специальным замыкательным аппаратом. Вентиляции трахей способствует сокращение брюшка. У водных насекомых (личинок и взрослых особей) также трахейная дыхательная система. Однако эти насекомые приобрели специальные приспособления, препятствующие проникновению воды в трахеи и облегчающие поступление кислорода из воды – трахейные жабры. Мелкие насекомые поглощают кислород всей поверхностью тела, некоторые периодически поднимаются на поверхность воды для запасания воздуха, который захватывается волосками конечностей. Кровеносная система насекомых (Рисунок 86), как и у всех членистоногих, незамкнутая. Сердце, расположенное на спинной стороне под слоем мышц в полости перикардиального синуса, имеет вид длиной трубки, задний конец которой слепо замкнут. Передний конец трубки продолжается в аорту, куда поступает гемолимфа после сокращения сердца. Сердце состоит из нескольких камер, разделенных клапанами, которые пропускают кровь 191 лишь в одном направлениии. Когда сердце расширяется, в него поступает гемолимфа через небольшие боковые отверстия, которые тоже снабжены клапанами, не допускающими обратного оттока крови. Частота сердечных сокращений зависит от функциональной нагрузки; например, сердце бабочки бражника в покое сокращается 60 раз, а в полете - до 150 раз в минуту. Строение кровеносной системы упрощено вследствие развития трахейной системы. Кровь почти не принимает участия в обмене газов, ее роль ограничивается переносом питательных веществ, продуктов обмена, гормонов и других соединений, а также поддержанием водно-солевого баланса организма и выполняет защитную функцию. Гемолимфа содержит мало дыхательного пигмента, поэтому чаще всего бесцветная или желтоватая. Однако из этого правила известны исключения. У многих крупных видов в гемолимфе растворен дыхательный пигмент гемоцианин - бесцветный белок, обратимо связывающий кислород (в этом случае он синеет) и тем самым повышающий его концентрацию в циркулирующей жидкости, Рисунок 86. Сердце таракана (а) и схема работы сердца насекомого (б) 1 - аорта; 2 - камеры сердца; 3 - крыло- идные мышцы; 4 - трахея; 5 - остии камеры сердца открыты; 6 - остии камеры сердца закрыты; 7 - клапан между камерами закрыт; 8 - клапан межд камерами открыт а у водных личинок комаров-звонцов («мотыля»), кровь красная благодаря присутствию гемоглобина. Нервная система насекомых состоит из головного мозга и брюшной нервной цепочки. Головной мозг, или парный надглоточный узел представлен тремя отделами: передним (протоцеребрум), иннервирующим сложные и простые глаза; средним (дейтоцеребрум), иннервирующим усики, и задним (тритоцеребрум), осуществляющим контроль над симпатической нервной системой. Кроме того, в переднем отделе имеются грибовидные тела, служащие высшим отделом головного мозга и центром условно рефлекторной деятельности. Наибольшего развития они достигают у общественных насекомых (пчел, муравьев и других). От подглоточного ганглия отходит брюшная нервная цепочка, которая включает грудные и брюшные ганглии. Грудные, имеющие тенденцию к объединению в общий узел, осуществляют иннервацию крыльев и конечностей, а брюшные ганглии – сегментов брюшка и придатков (Рисунок 87). 192 Кроме соматической нервной системы, у насекомых хорошо развита вегетативная (симпатическая) нервная система. Она начинается от нервов, отходящих от головного мозга, и включает в себя собственные ганглии. Симпатическая нервная система управляет деятельностью внутренних органов. Во всех отделах нервной системы (головной мозг, подглоточный ганглий, брюшная нервная цепочка) имеются нейросекреторные клетки. Синтезируемый в них нейросекрет транспортируется по аксонам в особые образования – прилежащие и кардиальные тела, а затем поступают в гемолимфу. Кардиальные и прилежащие тела располагаются над кишечником сразу же за головным мозгом. Рисунок 87. Нервная система пчелы 1 - надглоточный ганглий; 2 - ганглий I сегмента груди; 3 - объединенный ганглий II и III сегментов груди и I и II сегментов брюшка; 4 - ганглий III сегмента брюшка Они выполняют функции желез внутренней секреции. Нейросекреты играют важную роль в гормональной системе насекомых: они регулируют деятельность всех остальных эндокринных органов, гормоны которых обеспечивают нормальное осуществление развития организма, течение обменных процессов и т.д. Поведениемногих насекомых очень сложное. В особенности это относится к общественным насекомым, обладающим сложными механизмами коммуникации, при которых информация передается от одной особи к другой. Пчелы, термиты, муравьи могут передавать полученную информацию посредством танцев, различных движений. Осы и пчелы после первого вылета запоминают место гнезда и ближайшие ориентиры. У многих насекомых наблюдается забота о потомстве, которая выражается в поиске мест для откладки яиц и развития будущих личинок, создании для личинок запасов пищи и укрытий. Муравьи и пчелы не только строят гнезда, но и постоянно поддерживают в них определенную температуру и влажность, вентилируют гнездо. Органы чувству насекомых многообразны и хорошо развиты. У них имеется множество различных воспринимающих клеток, рецепторов, или сенсилл. Некоторые рецепторные клетки рассеяны в ткани, другие собраны в группы и образуют органы чувств. У насекомых доказано существование слуха, рецепторы звука расположены под утонченными участками кутикулы. Звуковые волны вызывают вибрацию этих участков кутикулы, которая передается нервным окончаниям, и этот сигнал поступает в нервную систему. Некоторые бабочки воспринимают колебания до 175 Гц. Насекомые способны не только воспринимать, но и издавать звуки (прямокрылые, жуки, 193 перепончатокрылые, бабочки). Стрекотание прямокрылых связано с развитием стрекочущих приспособлений, которые чаще всего связаны с крыльями. Например, у кузнечика эти органы находятся на передних крыльях. Некоторые жилки левого крыла становятся зазубренными и превращаются в так называемый смычек, которым кузнечик водит по правому крылу, где находится резонатор. Резонатор состоит из ограниченной высокой жилкой площадки на крыле – зеркальца. Движение зазубренного смычка по краю зеркальца приводит к вибрации растянутой на нем части поверхности крыла. У саранчовых смычек образован рядом мельчайших зубчиков на бедрах задних ног. При трении бедер о верхние крылья зубчики задевают за сильно выдающуюся у самца радиальную жилку крыла. Способность издавать звуки имеет важное значение для привлечения самцами самок. Также развиты органы осязания, которые расположены в основном на усиках. Вкусовые сенсиллы расположены на нижнегубных и нижнечелюстных щупиках. В состав каждой сенсиллы входят несколько рецепторных клеток, каждая из которых реагирует на определенный вкусовой раздражитель: одна клетка реагирует на соли, другая – на сахаристые вещества, третья – на чистую воду и т. д. На челюстных щупиках, находятся 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. Глаза насекомых могут быть простыми и сложными. Простые глаза располагаются на передней части головы и воспринимают свет и темноту, но не могут различать предметы. Обычно их три, они расположены треугольником на передней части головы (на лбу); иногда их число редуцировано до двух или они вообще отсутствуют. По бокам головы находятся сложные или фасеточные глаза, образованные большим количеством отдельных глазков – омматидиев. Каждый омматидий окружен прозрачной кутикулой – роговицей, которая в совокупности с нижележащим хрустальным конусом составляет светопреломляющую линзу. Под линзой располагаются рецепторные клетки, их светочувствительные части совместно составляют светочувствительный элемент - раб дом. Друг от друга омматидии отделены прослойками из пигментных клеток. Каждый омматидий в составе сложного (фасеточного) глаза функционирует как отдельный глаз, воспринимая небольшую часть пространства. 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 194 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. Глаза насекомых не способны настраиваться на разноудаленные предметы, поскольку у них отсутствует система аккомодации, поэтому зрение многих насекомых относительно не четкое. Насекомые различают цвета, форму предмета. Например, пчелы и муравьи воспринимают ультрафиолетовые лучи, большинство насекомых различают красный цвет. Насекомые лучше видят движущиеся предметы, чем неподвижные. Половая система у насекомых всегда раздельнополая. У многих видов выражен половой диморфизм, проявляющийся в неодинаковых размерах тела, крыльев, каких-либо придатков (например, длинные усики самцов жука-дровосека или жвалы самца жука-оленя). У некоторых видов самцы и самки отличаются по окраске. Половая система расположена в брюшке. Женская половая система состоит из парных яичников, где формируются яйца. От яичников отходят парные яйцеводы, которые объединяются в единый яйцевод, открывающийся в яйцевую камеру, или влагалище, имеющее выход непосредственно в яйцеклад. Во влагалище также открывается семяприемник, где после спаривания хранится сперма. Семяприемник соединен с яйцеводом протоком, по которому во время прохождения яйца в яйцевод поступают сперматозоиды. С дорсальной стороны яйцевода кроме семяприемника имеются придаточные парные железы, выделяющие липкий секрет для склеивания яиц в группы (оотеки), или для прикрепления их к субстрату, либо для изготовления оболочки кокона. Мужская половая система состоит из двух семенников, в которых образуется сперма. От семенников отходят семяпроводы, объединяющиеся в непарный семяизвергательный канал, к которому примыкают придаточные железы. Размножение насекомых осуществляется только половым путем, однако у многих наблюдается партеногенез - развитие из неоплодотворенного яйца. Например, у общественных насекомых (пчел, муравьев и др.) из оплодотворенных яиц развиваются только самки, тогда как мужские особи - из неоплодотворенных. У некоторых насекомых (например, тлей) происходит смена поколений в жизненном цикле: обоеполого и партеногенетического. Партеногенез способствует поддержанию высокой численности популяций. Есть и живородящие насекомые, из яиц которых сразу выходят вполне сформированные личинки (мясные мухи). |