Общая характеристика Насекомых. Внешнее и внутреннее строение, размножение

Внешнее строение насекомых вредителей

Строение крыльев, ног, усиков, ротовых органов и других частей тела - важнейшие признаки для определения насекомых вредителей, успешной разработки и применения мер борьбы с насекомыми .

Тело насекомых вредителей расчленено на сегменты и подразделяется на три отдела - голову, грудь и брюшко (рис.1).

Рис. 1. Расчлененный майский жук (по Воронцову): 1 - голова, 2 - нижнечелюстный щупик, 3 - антенны, 4 - глаза, 5 - переднеспинка, 6 -среднеспинка, 7 - надкрылья, 8 - щиток, 9 - вертлуг, 10 - тазик, 11 - бедро, 12 - голень, 13 - лапка, 14 - заднеспинка, 15 - крыло, 16 - брюшко, 17 - пигидий

Голова и ее придатки

Голова у насекомых вредителей состоит из сильно уплотненной черепной коробки, имеет придатки - усики, роговые органы, а также пару сложных, или фасеточных глаз, простые глаза или глазки. На поверхности головы различают отдельные участки, обособленные швами. Передняя поверхность головы - лоб, который к верху переходит в темя и далее назад в затылок. Книзу от лба расположен наличник, а под ним - верхняя губа. На боках головы находятся щеки.

Усики

Усики, или антенны, представлены одной парой удлиненных членистых придатков, расположенных по бокам лба между глазами. Они являются органом чувств - осязания и обоняния. Строение усиков разнообразно и служит признаком при определении вида насекомого вредителя.

Ротовые органы

Ротовые органы у различных групп насекомых вредителей разнообразны по своему строению в зависимости от способа питания и приема пищи. Различают два основных типа ротовых органов - грызущий и сосущий. Грызущие ротовые органы приспособлены для приема твердой пищи - частей растений, органических остатков, а при хищном питании - животной пищи. Они состоят из пары нерасчлененных верхних челюстей, пары расчлененных нижних челюстей, нижней губы.

Сверху ротовые органы прикрыты верхней губой в виде непарной пластинки. Верхние парные челюсти сильно хитинизированы. Нижняя губа несет жевательные лопасти и два щупика. Нижние парные челюсти членисты и несут жевательные лопасти и по одному щупику. Грызущие ротовые органы развиты у тараканов, прямокрылых, жуков, гусениц бабочек и личинок многих насекомых вредителей. Грызущий тип является первичным, т.е. исходным для других модификаций, связанных с приемом жидкой пищи. При таком преобразовании возникает сосущий ротовой аппарат.

Он имеет вид хободка, служащего для приема жидкой пищи. Переход к сосательной функции происходит в разных группах насекомых по-разному. В связи с этим возникло много разнообразных ротовых органов сосущего типа, которые можно объединить в две группы: сосущие и колюще-сосущие: в первом случае жидкая пища проникает без прокола субстрата, во втором - с проколом пищевого субстрата. Сосущий ротовой аппарат имеют бабочки. Колюще-сосущий ротовой аппарат характерен для насекомых вредителей, питающихся клеточным соком растений или кровью животных. Он свойственен клопам, цикадовым, тлям, трипсам и кровососущим двукрылым.

Тип повреждений растений зависит от строения ротовых органов насекомых вредителей и способа питания. Особенности строения ротовых органов принимают во внимание при определении вредителей по поврежденным растениям, а также при выборе группы инсектицидов для борьбы с насекомыми вредителями . Так, для уничтожения насекомых вредителей с грызущими ротовыми органами используют инсектициды кишечного действия. В борьбе с насекомыми вредителями, имеющие сосущие ротовые органы, применяют инсектициды контактного действия или фумиганты.

Глаза

Глаза различают сложные (фасеточные) и простые, или глазки. С помощью сложных глаз насекомые вредители различают форму, движение, окраску и расстояние до предмета, свет. Простые глаза (глазки) развиты не у всех насекомых вредителей, их функция не достаточно ясна.

Грудь

Грудь состоит из трех сегментов, передне-, средне-, и заднегруди. Каждый сегмент разделяется на спинку (тергит), грудку (стернит) и бочки (плейриты). Каждый сегмент груди несет по одной паре ног, а у крылатых насекомых вредителей средне- и заднегрудь имеют по паре крыльев.

Ноги

Ноги насекомых вредителей состоят из тазика, вертлуга, бедра, голени и лапки. Тазик является основным сильным члеником, с его помощью нога подвижно прикрепляется к плейриту груди. Вертлуг подвижно соединен с тазиком и малоподвижно с бедром. Бедро - мощная, самая крупная часть ноги. Голень имеет шипы, а на вершине - шпоры. Лапка члениста, содержит до пяти члеников и оканчивается одним, а у большинства насекомых вредителей двумя коготками, между которыми находится округлая подушечка. Эти образования удерживают насекомое на субстрате при движении и в покое. Кроме того, они служат важным признаком при определении насекомых вредителей.

Ноги выполняют различные функции в соответствии со средой обитания и образом жизни. Различают типы ног: ходильные (жуки-листоеды, долгоносики, усачи), бегательные (тараканы, жужелицы, клопы), копательные передние ноги (медведки, хрущи), хватательные (богомол), прыгательные (саранча, кузнечики, сверчки), плавательные (жуки-плавуны) и др.

Крылья

Крылья представлены обычно двумя парами. Если одна пара крыльев, то она прикреплена к среднегруде, если две пары, то вторая прикреплена к заднегруди. Крылья представляют собой боковую двухслойную складку тела, при затвердевании образующую эластичную пластинку. Они имеют продольные и поперечные жилки, расположенные определенным образом у каждого насекомого, что служит важным признаком, при определении вида. Части крыла, находящиеся между жилками, называются ячейками. По плотности крылья могут быть однородными (бабочки, стрекозы) и разнородными (жуки , прямокрылые).

Брюшко

Брюшко состоит из белее или менее сходных сегментов (4-11). У взрослых насекомых вредителей брюшко не имеет ног. Сегменты брюшка у многих насекомых несут придатки. Половые придатки (гениталии) расположены на 8 и 9 сегментах брюшка, называемых гениталиями. К генитальным придаткам самца относится копулятивный орган, самки - яйцеклад. Яйцеклад хорошо развит у самок прямокрылых (кузнечики, сверчки) и перепончатокрылых (наездники).

У некоторых насекомых (пчелы и другие жалящие) яйцеклад превращен в жало. Обычно брюшко прикреплено к заднегруди всем основанием, такой тип называется сидячим. У перепончатокрылых насекомых брюшко соединено с грудью узким или широким стебельком, такой тип называется стебельчатым.

1. Особенности внешнего строения насекомых.

Насекомые — самый многочисленный и разнообраз-ный класс типа Членистоногие (описано около 1 млн ви-дов). Большинство освоили наземно-воздушную среду обитания, есть вторично водные. Для насекомых характер-ны следующие особенности внешнего строения:

а) Тело делится на три отдела — голову, грудь и брюшко.

б) На голове находятся органы чувств: одна пара усиков (антенн) очень разнообразных по форме — нитевидные, пе-ристые, булавовидные, гребневидные и др.; пара сложных фасеточных глаз и у большинства 1-3 простых глазка. На голове располагается также ротовой аппарат, в котором вы-деляют 4 части: верхнюю губу, пару верхних челюстей, пару нижних челюстей и нижнюю губу. Верхняя губа является складкой покровов головы, прикрывающей сверху челюсти. Остальные три пары — видоизмененные конечности. В за-висимости от способов питания ротовые аппараты значи-тельно отличаются по строению. Выделяют грызущий, грызуще-лижущий, колюще-сосущий, сосущий и лижущий ротовые аппараты.

г) Брюшко состоит из 4-10 сегментов, лишенных ко-нечностей. Только у некоторых есть рудименты в виде чле-нистых церок или створок яйцеклада.

2. Особенности внутреннего строения насекомых.

Внутреннее строение насекомых имеет характерные черты:

а) Пищеварительная система имеет сложное строение. Передняя кишка дифференцирована на глотку, пищевод, который часто расширяется в зоб, и мускулистый желудок. Имеются слюнные железы, открывающиеся в ротовую по-лость. За желудком следует средняя кишка, от которой в начале отходят слепые выросты, увеличивающие всасы-вающую поверхность. В задней кишке одновременно с об-разованием экскрементов происходит всасывание воды.

б) Выделительная система представлена многочислен-ными мальпигиевыми сосудами, открывающимися в ки-шечник на границе средней и задней кишки. Кроме того, выделительную функцию выполняет жировое тело, в клет-ках которого также накапливаются питательные вещества.

в) Дыхательная система насекомых представлена сильно разветвленной системой трахей. Они представляют собой глубокие впячивания покровов, открывающиеся наружу ды-хальцами. Трахеи имеют хитиновую выстилку, препятст-вующую спаданию стенок. Самые тонкие трубочки — трахеолы доставляют кислород прямо в клетки организма.

г) В связи с сильным развитием трахей, кровеносная система упрощается. Имеется длинное трубчатое сердце с короткой аортой, расположенное на спинной стороне тела. Сердце разделено на сообщающиеся камеры и слепо замк-нуто на заднем конце. Каждая камера имеет пару отверстий (остий) с клапанами, обеспечивающими односторонний ток гемолимфы из полости тела в сердце. Стенки камер, поочередно сокращаясь, способствуют движению гемо-лимфы вперед к аорте.

д) Нервная система насекомых достигает наивысшего развития среди всех членистоногих. Имеется крупный го-ловной мозг, состоящий из переднего, среднего и заднего отделов. В переднем отделе имеются грибовидные тела — важные ассоциативные центры мозга. Они особенно хоро-шо развиты у общественных насекомых со сложным пове-дением (у пчел, муравьев). В брюшной нервной цепочке происходит слияние и укрупнение нервных узлов.

3. Особенности размножения насекомых. Материал с сайта

Размножение насекомых — половое. Насекомые раз-дельнополы, часто наблюдается хорошо выраженный по-ловой диморфизм. Оплодотворение внутреннее. Развитие идет по двум вариантам — с неполным или полным пре-вращением. В первом случае из яйца выходит личинка, по строению в основном похожая на взрослое насекомое, но отличающаяся от него малыми размерами, недоразвитием крыльев и половой системы. Личинка растет, периодиче-ски линяет и постепенно превращается во взрослое насе-комое (имаго). Так развиваются тараканы, кузнечики, са-ранча, тли и др. При развитии с полным превращением из яйца выходит личинка, значительно отличающаяся по строению и образу жизни от взрослой особи. Она растет и после нескольких линек превращается в особую непитаюшуюся стадию — куколку. Под покровом куколки проис-ходит перестройка органов личинки и превращение ее во взрослое насекомое, которое затем покидает куколку. Так развиваются бабочки, жуки, пчелы, осы, мухи и др.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

На этой странице материал по темам:

особенности внутреннего строения зайцеобразных - википедия
внутреннее и внешнее строение зайцевых
реферат размножение насекомых
каковы особенности внешнего строения насекомых
класс насекомые внешнее и внутреннее размножение типы развития насекомых

Несмотря на огромное многообразие все насекомые имеют общее внешнее строение, которое характеризуется тремя неизменными приметами:

Насечка на наружной поверхности. Внешний покров состоит из кутикул - очень прочной оболочки, формирующей экзоскелет, состоящий из отдельных сегментов или члеников, что обеспечивает подвижность. Каждый сегмент покрыт щитками из хитина.
Три отдела туловища насекомых. Внешнее строение тела состоит из сегментов. Их может быть до двадцати, и они объединены в отделы, которыми являются: голова, брюшко, а также грудь. Голова состоит из пяти или шести члеников, в состав груди входит всего три, а брюшко может включать до двенадцати сегментов. В результате эволюции число сегментов уменьшилось и не превышает четырнадцати. На голове расположен рот, глаза и пара усиков. В грудной части находятся конечности и крылья, обычно две пары, а в брюшной части - различные придатки. Сегменты брюшной части, кроме двух последних, содержат дыхальца. У разных насекомых размер тела может быть от долей миллиметра до 30 см в длину.
Количество ног одинаковое. Несмотря на разнообразие насекомых, все виды содержат три пары конечностей, основание которых имеет два длинных членика: бедро и голень. На конце ноги расположена членистая лапка, на конечном членике которой присутствует пара коготков. Они помогают насекомым передвигаться по наклонной поверхности и по нижней поверхности различных предметов. Иногда между коготками имеются присоски для облегчения передвижения по гладкой или скользкой поверхности.

Внутреннее строение представителей класса насекомых состоит из следующих систем:

Дыхательная. Кислород, а также углекислый газ переносится через систему трахей, наружу они открываются дыхальцами. Большая часть насекомых обладает открытой трахейной системой;
Кровеносная. Кровь переносит питательные элементы, и обладает защитной функцией. Она не участвует в переносе углекислого газа и кислорода;
Нервная. Состоит из окологлоточного нервного кольца, брюшной нервной цепочки и головного мозга, которые образованы в результате слияния нервных узлов;
Выделительная. Поддерживает биохимическое постоянство внутри организма, а также следит за ионным составом крови. Экскреты - это вещества, которые удаляются из организма, а сам процесс называется экскрецией;
Половая. Отлично развита и располагается на брюхе. Насекомые - это раздельнополые животные. Половые железы у них парные. Оплодотворение внутреннее.

Голова насекомых

Черепная коробка сильно уплотнена. Она состоит из нескольких слившихся сегментов. У разных насекомых их количество колеблется от 5 до 8 штук. На голове расположены 2 глаза, имеющие сложное строение, и от 1 до 3 простых глазков или глаз, а также мобильные придатки, которые представляют собой усики и ротовые органы. Внешняя поверхность головы разделена на участки, между которыми иногда находятся швы:

лоб находится между глазами;
темя расположено выше лба;
щеки размещены под глазами сбоку;
затылок следует за теменем;
верхняя губа граничит с наличником;
наличник имеется книзу ото лба;
верхние челюсти примыкают снизу к щекам.

Голова насекомых по внешнему строению может быть следующей формы: округлой (у мухи), вытянутой (у долгоносиков) и сжатой с боков (у кузнечиков), а ее постановка зависит от того, к какому виду оно принадлежит.

Органы зрения

Пара сложных глаз расположена по боковым сторонам головы насекомого и состоит из нескольких сотен, а иногда и тысяч фасеток. Как раз это связано с тем, что органы зрения некоторых насекомых, например, стрекоз занимают почти всю голову. Такими глазами обладает большинство взрослых насекомых и личинок.

Между сложными глазами находятся глазки или простые глаза, их число обычно равно трем. Один из них, имеющий треугольную форму, располагается на лбу, а два других - на темени. В некоторых случаях остаются только два боковых, а средний исчезает. Бывает и наоборот, присутствует только треугольный глазок, а боковые парные отсутствуют.

Усики

Иначе их называют антеннами. Они являются органами обоняния и осязания. Расположена пара усиков на боковых частях лба и находится в усиковых ямках. Каждый усик имеет утолщенное основание членика, ножку и жгутик.

У разных видов и групп насекомых внешнее строение усиков отличается. По ним как раз и определяют насекомого. Самцы и самки одного вида могут иметь несколько отличное друг от друга строение этих органов.

Ротовые органы

Их строение зависит от еды, которую употребляют насекомые. Поедающие твердую пищу, размельчают ее двумя жвалами. А сосущие нектар, сок и кровь вместо жвал обладают хоботком, который может быть игловидным у комаров, толстым у мух, длинным и скученным у бабочек.

Сверху и снизу ротовые органы заслоняются пластинками, которые являются губами - верхней и нижней. У некоторых насекомых (грызуще-сосущих или грызуще-лижущих) одновременно присутствует хоботок и жвал. Игловидный аппарат будет называться колюще-сосущим, если насекомое прежде, чем сосать делает прокол кожных покровов. Ротовые органы у некоторых видов могут быть и не полностью развиты.

Крылья

Грудь

Грудь насекомых по внешнему строению представляет собой три сегмента: передний, средний, задний. На каждом из которых расположилась пара конечностей. У летающих насекомых это крылья, которые находятся на среднем и заднем сегменте. В зависимости от образа жизни различают следующие конечности:

копательные;
хватательные;
ходильные;
плавательные;
прыгательные;
бегательные.

Брюшко

Туловище состоит из сегментов. Их количество может варьироваться от одиннадцати до четырех. Низшие насекомые обладают парными конечностями, а у высших - они видоизменены в яйцеклад или другие органы. У взрослых особей число сегментов туловища может быть не больше трех. Это происходит из-за того, что часть из них сливается друг с другом, а остальные становятся совокупительным органом. Тем не менее в большинстве случаев хорошо видны пять - восемь сегментов, они разделяют нижнюю и верхнюю часть.

Между собой соединяются тонкой мембраной, что дает возможность брюшку увеличиваться во время созревания яиц или переполнения кишечника пищей. У большей части насекомых внешнее строение туловища цилиндрической или выпуклой сверху и практически плоской снизу формы. Кроме того, брюхо может быть плоским, круглым, треугольным в поперечном сечении и булавовидным. Например, у муравьев тело соединятся с грудью при помощи небольшого стебелька, состоящего из двух члеников, у ос и пчел - узкой перетяжкой. Большая часть примитивных насекомых имеет на конце туловища два членистых придатка.

Покров (панцирь)

Все туловище насекомых, как и остальных членистоногих заключено в прочный внешний панцирь, скелет которого состоит из хитина. Это мягкий и хрупкий материал в чистом виде. У насекомых он на верхнем слое покрыт белковым веществом, который имеет название склеротин, именно этот элемент придает необходимую прочность и жесткость скелету. Верхний слой состоит из воскоподобных веществ, которые не пропускают воду.

Поэтому внешний скелет основательно охраняет внутренние органы, сохраняет их от высыхания, а также повышает твердость всего туловища. Секрет прочности покрова насекомых кроется в их строении - трубка с мягкой сердцевиной в три раза крепче такой же трубки с жестким стержнем, которая присутствует у всех позвоночных. Но если сделать трубку очень толстой, то она потеряет свои достоинства, так как прочность полого цилиндра значительно уменьшается с увеличением его диаметра, что в свою очередь, ограничивает утолщение туловища, а значит и размеры беспозвоночных членистоногих животных.

Биология. Класс насекомые

Главные приспособления, которые обеспечивают быстрое развитие насекомых:

Возможность летать позволяет им достаточно быстро осваивать новые места и преодолевать разные препятствия. Подвижность обеспечивается развитой мускулатурой и членистыми конечностями.
Хитинизированная кутикула, которая состоит из нескольких слоев, относится к особенностям внешнего строения насекомых. Она содержит специальные элементы, предохраняющие туловище от потери влаги, механических повреждений, а также влияния ультрафиолета.
Небольшие размеры способствуют выживанию и созданию условий, которые требуются для жизни даже в маленьких пространствах, например, в трещине коры деревьев.
Высокая плодовитость. Среднее число яиц, которые откладывают насекомые составляет двести - триста штук.

Насекомые встречаются буквально повсюду: в саду, лесу, поле, огороде, почве, воде, на теле животных. Примеры насекомых:

бабочка-капустница обитает на огороде, в поле и местах, где растет капуста;
майского жука можно встретить в садах и лесах;
комнатная муха обитает вблизи жилища человека.

Огромное разнообразие мест обитания в наземной среде способствовало их видообразованию и широкому расселению.

Кожные покровы насекомых имеют сложное, многослойное строение. Прежде всего они подразделяются на наружный слой - кутикулу и внутренний слой кожных клеток - гиподерму . Веществом, определяющим основные свойства кутикулы, является азотистый полисахарид хитин, обладающий высокой механической и химической стойкостью.

Пищеварительная система насекомых

Пищеварительная система подразделяется на три общих отдела: переднюю, среднюю и заднюю кишку.

В состав передней кишки входят ротовая полость, в которую открываются слюнные железы, глотка с сильно развитой мускулатурой, удлиненный пищевод, зоб - резервуар для накопления пищи, хорошо развитый у сосущих насекомых, и компактный мускульный желудок, измельчающий пищу, лучше развитый у грызущих насекомых.

Основное пищеварение происходит в средней кишке под действием выделяющихся ферментов. Стенки средней кишки всасывают питательные вещества. У многих насекомых средняя кишка образует слепо замкнутые отростки, увеличивающие пищеварительную поверхность. В более толстой задней кишке происходит всасывание избытков воды с растворенными низкомолекулярными веществами, формируются экскременты, удаляемые через прямую кишку и анальное отверстие.

Выделительная система насекомых

Главные органы выделения насекомых - мальпигиевы сосуды, трубчатые канальцы (от двух до сотни), замкнутые концы которых свободно располагаются в полости брюшка, другими концами они открываются в кишечник на границе средней и задней кишок. Жидкие продукты метаболизма - избытки солей, азотистые соединения - избирательно всасываются тонкими стенками сосудов, концентрируются и выводятся через заднюю кишку.

Дыхательная система насекомых

Представлена комплексом трахей - воздухоносных трубочек с упругими стенками, содержащими хитин. Воздух поступает в трахеи через дыхальца - мелкие парные отверстия, расположенные по бокам сегментов, у многих насекомых начиная от среднегруди до конца брюшка. В дыхальцах имеются запирательные аппараты, регулирующие воздухообмен. Далее трахеи многократно ветвятся вплоть до тончайших трахеол, пронизывая все тело и доставляя воздух непосредственно к органам и тканям.

Кровеносная система насекомых

Кровеносная система насекомых незамкнута, т.е. часть своего пути кровь проходит не по специальным сосудам, а в полости тела. Центральным органом является сердце, или спинной сосуд, лежащий в верхней части полости брюшка и подразделенный на ряд (6-7) однородных пульсирующих камер. Сердце переходит в аорту, которая, направляясь вперед, открывается в полость головы. Далее кровь распространяется в полости тела за счет работы сердца и сокращения диафрагм, заходя в сосуды конечностей, антенн и крыльев. В камеры сердца кровь всасывается через отверстия в боковых стенках. Кровь насекомых называют гемолимфой . Она обычно не окрашена и не содержит гемоглобина или аналогичных акцепторов кислорода, доставляемого непосредственно трахейной системой. Гемолимфа выполняет транспорт питательных веществ и экскретов, а также функции иммунитета.

Нервная система насекомых

Центральная нервная система представлена надглоточным нервным ганглием, или головным мозгом, состоящим из трех пар слившихся нервных узлов. От него отходит окологлоточное нервное кольцо, соединенное внизу с парой подглоточных ганглиев. От них в нижней части полости тела тянется брюшная нервная цепочка. Исходно парные в каждом сегменте узлы у некоторых насекомых сливаются в грудном отделе. С центральной нервной системой связана периферическая нервная система - совокупность нервов, отходящих от узлов к мышцам, и симпатическая система, идущая от подглоточных узлов к внутренним органам.

Органы чувств насекомых

Несмотря на небольшие размеры насекомые обладают сложными, высокочувствительными органами чувств. Органы зрения представлены сложными фасеточными глазами и простыми глазками. Фасеточный глаз состоит из тысяч элементарных зрительных единиц - омматидиев. Насекомые обладают развитым цветовым зрением, спектр которого несколько смещен в ультрафиолетовую область. Простые глазки, по-видимому, служат дополнительными светочувствительными органами и способны воспринимать поляризованный свет. Насекомые проявляют высокоразвитую зрительную ориентацию, некоторые из них ориентируются по солнцу с учетом его склонения.

Главными органами обоняния служат антенны, несущие множество специальных чувствительных рецепторов. Острота и специфичность обоняния насекомых необычайно велика. Самцы некоторых ночных бабочек находят самку, ориентируясь по запаху полового феромона, с расстояния 10-12 км.

Специально развитыми органами слуха обладают только некоторые насекомые. Рецепторы вкуса сосредоточены в основном на ротовых придатках - чувствительных щупиках, а у некоторых насекомых (бабочки и пчелы) обнаруживаются даже на лапках. Насекомые обладают высокоспецифичным вкусом, позволяющим безошибочно определять пищевые объекты.

В кожных покровах насекомых помимо многочисленных осязательных рецепторов некоторые рецепторы регистрируют давление, температуру, микровибрации среды и другие параметры.

Половая система насекомых

Половая система насекомых представлена половыми и придаточными железами, выводными протоками и наружными половыми органами. Женская половая система состоит из парных желез - яичников, состоящих из яйцевых трубочек. В них формируются многочисленные яйцеклетки. Выводными протоками служат идущие от яичников парные яйцеводы, объединяющиеся в непарный яйцевод, который открывается половым отверстием. С яйцеводом связана камера для хранения спермы - семяприемник. В мужской половой системе развиты парные железы - семенники, состоящие из мелких долек, продуцирующих сперматозоидов. От них отходят парные семяпроводы, объединяющиеся в семяизвергательный канал, проходящий через копулятивный орган самца. Оплодотворение у насекомых внутреннее.

Насекомые – наиболее многочисленный класс членистоногих беспозвоночных. По разным оценкам их численность достигает 3 млн видов. На сегодняшний день описано около 1 млн видов насекомых, что составляет примерно 70% от общего числа известной фауны. Представители класса насекомых встречаются повсеместно и в большинстве экологических сообществ играют существенную роль.

Определительные признаки насекомых – наличие пары усиков, трех пар ног и трех отделов тела (тагм): головы, груди и брюшка.

Насекомое паук. Фото: Jon Sullivan

Положение насекомых в системе современной классификации живой природы:

Царство Animalia (= Metazoa; Животные)

Подцарство Eumetazoa

Раздел Bilateria (= Triploblastica; Трехслойные)

Подраздел Protostomia (Первичноротые)

Тип Arthropoda (Членистоногие)

Подтип Atelocerata (= Tracheata, Antennata; Неполноусые)

Класс Insecta – Насекомые

Насекомых можно охарактеризовать как двустороннесимметричных первичноротых животных с сегментированным телом, покрытым хитиновой капсулой, это наиболее эволюционно продвинутый класс Членистоногих – высшего типа беспозвоночных животных.

Строение тела насекомых

Тело насекомого сегментировано. Голова состоит из головной лопасти (акрона) и 4 сегментов; грудь – из 3 сегментов. В состав брюшка входят 4–11 сегментов и анальная лопасть (тельсон). Тело насекомого покрыто хитиновым панцирем (кутикулой), которая выполняет барьерную функцию, препятствует излишнему испарению воды и играет роль наружного скелета, обеспечивая механическую защиту организма. Она образует твердые пластинки – склериты, соединенные тонкими сочленовными мембранами.

Внешнее строение насекомого.1Глазок. 2.Сложный (фасеточный) глаз. 3. Вертлуг. 4.Тазик. 6. Переднее крыло. 7. Заднее крыло. 8. Тимпанальная мембрана. 9. Яйцеклад. 10. Анальное отверстие. 11. Дыхальца 12.Задняя нога. 13. Заднегрудь. 14. Средняя нога. 15. Среднегрудь. 16.Переднегрудь. 17. Передняя нога. 18. Бедро 19. Голень. 20. Лапка. 21. Коготок. 22. Подушечка.23.Щупик. 24 Усики (антенны).

Хитиновый панцирь выделяется гиподермой – однослойным эпителием, лежащим на базальной мембране, обычно он состоит из двух слоев: эпикутикулы и прокутикулы. Основа последней – белки, связанные с азотосодержащим полисахаридом хитином. Он очень прочен и в природе разлагается немногочисленными видами грибов и бактерий, имеющих фермент хитиназу. Нижний слой, в свою очередь, делится на эндокутикулу (эластична, придает покровам гибкость) и экзокутикулу (обеспечивает прочность покровов, поэтому часто склеротизирована). Верхний слой необходим сухопутным насекомым для предотвращения испарения влаги и иссушения организма, он состоит из четырех слоев и содержит большое количество липидов.

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 глаза, между которыми могут находиться несколько простых глазков, антенны, ротовой аппарат. Поверхность головной капсулы (эпикраниума) разделена швами на отдельные участки. Верхнюю часть головной капсулы называют теменем (vertex), оно разделено теменным (эпикраниальным) швом на две половины. Спереди он переходит в два лобных шва, ограничивающих треугольник лба. Снаружи от лобных швов располагаются щеки (genae), которые без видимых границ переходят в темя. Сзади темя ограничено затылочным швом. Позади него на уровне щек находятся защеки, на уровне темени – затылок. За ними проходит заднезатылочный шов и заднезатылок. Нижней границей лба, щек и защек является шов, участки которого называются эпистомальным, субгенальным и гипостомальным швами соответственно.

Глаза насекомых. «Стрекоза» 1.Фасетка. 2. Сложный глаз. 3. Омматидий. 4. Роговица. 5. Пигментная клетка. 6. Кристаллический хрустальный конус. 7. Сенсорная клетка (зрительный рецептор) 8. Рабдом. 9. Нерв 10. Базальная мембрана.

У нижней границы лба и над основаниями нижних челюстей располагаются структуры, называемые тенториальными ямками. Это впячивания покровов, которые проникают внутрь головной капсулы и формируют ее внутренний скелет – тенторий (tentorium). Внутренний скелет, слияние головных сегментов и их хитиновых пластинок обеспечивают особую прочность головной капсулы.

Сложные фасеточные глаза состоят из отдельных глазков – омматидиев, глазок покрыт прозрачной роговицей, которая имеет вид выпуклого шестигранника (фасетки). Под роговицей находится так называемый хрустальный (кристаллический) конус, вместе они образуют линзу глазка. Свет воспринимают рецепторные (ретинальные) клетки. Их чувствительные части – рабдомеры – расположены в центральной части глазка и образуют светочувствительный элемент – рабдом. По краям лежат пигментные клетки, изолирующие один глазок от другого.

Пигментные клетки у дневных и ночных насекомых отличаются по способности пигмента перемещаться внутри клетки. У ночных насекомых пигмент может скапливаться в верхней части клетки, при этом лучи света попадают на рецепторные клетки соседнего глазка и это существенно повышает светочувствительность глаза.

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. На личиночной стадии простые глазки имеют иное строение и во время метаморфоза исчезают.

Антенны (усики, сяжки) являются придатками головной лопасти. 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.

Типы антенн. 1. Нитевидные. 2. Булавовидные. 3. Пластинчатые. 4. Веерообразные. 5. Столбчатые. 6. Гребенчатые. 7. Щетиновидные.

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. на это указывает наличие такого рта у личинок отрядов насекомых, у которых во взрослом состоянии есть ротовые аппараты других типов, богатая расчлененность придатков, сходство с ротовыми органами многоножек (по одной из гипотез, насекомые произошли от многоножек или имеют общих с ними предков). Предполагается, что первичным для насекомых было питание мелкими останками животного или растительного происхождения, из него впоследствии развились остальные типы питания. Эти представления согласуются с предположением о примитивности грызущего ротового аппарата больших бугорков. 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) является конечностями II сегмента головы (I сегмент и его придатки почти полностью редуцированы). Эти мощные нерасчлененные пластинки, зазубренные по внешнему краю, играют основную роль в разгрызании пищи. У примитивных насекомых верхние челюсти соединяются с головной капсулой одним сочленением (мыщелком) и способны двигаться в разных плоскостях. Их движения менее точны и сильны по сравнению с движениями двумыщелковых верхних челюстей продвинутых насекомых. Челюсти последнего типа могут двигаться только в одной плоскости.

Грызущий ротовой аппарат. 1. Верхняя губа. 2. Жвала. 3. Подглоточник 4. Челюстной щупик 5. Губной щупик. 6.Нижняя губа. 7. Ротовое отверстие 8. Антенна (усик). 9. Глаз. 10. Ротовой аппарат.

За верхними челюстями следуют две пары нижних челюстей – конечностей III и IV сегментов. Часто в литературе нижними челюстями называют только первую пару, она расположена по бокам от ротового отверстия. Каждая челюсть состоит из двучленикового основания и 3 придатков на его вершине: внутренней и наружной лопасти и челюстного щупика. Вторая пара нижних челюстей сливается и образует нижнюю губу: на двучлениковом основании (подбородок + подподбородок) сидят 2 пары лопастей и пара нижнегубных щупиков. Расчлененные челюстные и нижнегубные щупики снабжены тактильными и хеморецепторами.

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 челюстей, I пары 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 – I пара нижних челюстей – 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 I пара нижних атрофированы, но сохраняются нижнечелюстные щупики. Верхняя губа и язык лежат в углублении нижней губы и образуют трубочку, по которой движутся отфильтрованные пищевые частицы.

В зависимости от положения ротовых органов выделяют три типа постановки головы: если ротовой аппарат направлен вниз, то голова гипогнатическая (у тараканов), вперед – прогнатическая, косо назад – опистогнатическая. Последняя характерна для цикадок и тлей: смещение стилетов к центру тяжести тела облегчает прокалывание жестких покровов.

Грудь состоит из трех сегментов, которые называются передне-, средне- и заднегрудь (prothorax, mesothorax, metathorax соответственно). 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. Первая, наиболее толстая жилка называется костальной. Ниже нее расположена субкостальная жилка). Далее идут ветвящиеся радиальная и медиальная жилки. Их ответвления нумеруются и обозначаются R 1 , R 2 , R 3 ,…, M 1 , M 2 , M 3 … Они образуют сектор радиуса и медиальный сектор. В задней части крыла проходят кубитальные, анальные и югинальные жилки. Кроме того, у места впадения субкосты в косту может находиться плотное кутикулярное образование – крыловой глазок, который снимает одну из вредных вибраций при полете. Движения крыльев ограничивают многочисленные мелкие хитиновые пластинки, расположенные в области сочленовной мембраны между спинной и боковой пластинкой.

Жилкование крыла. С – костальная жилка, Sc – субкостальная жилка, R – радиальная жилка, М – медиальная жилка, Сu – кубитальная жилка, Аn – анальная жилка, Ju – югальная жилка.

К некоторым из них крепятся мышцы, служащие для изменения угла наклона крыльев или их складывания вдоль тела. Мышцы, обеспечивающие движения крыльев в полете, обычно являются мышцами непрямого действия: их сокращение вызывает деформацию стенок так называемого стерно-плейрального комплекса (брюшная и боковые хитиновые пластинки сливаются, образуя капсулу в виде чаши, придающую сегменту дополнительную прочность), распластывание или выгибание спинной пластинки, и соответственно, движение крыльев вверх или вниз.

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 (Protura), у остальных часть сегментов редуцируется (обычно несколько последних). У высших насекомых – 4–5 брюшных сегментов.

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.

Копулятивный (совокупительный)орган самцов, в отличие от яйцеклада самок, не гомологичен конечностям и состоит из основания (фаллобазы) и трубчатого эдеагуса, который служит для семяизвержения.

Часто брюшко несет различные рудиментарные структуры. У представителей отряда Protura на первых трех сегментах есть двучлениковые конечности. Брюшные сегменты щетинохвосток обладают особыми придатками – грифельками, на которых брюшко насекомых скользит по субстрату, как на полозьях. Ногохвостки несут на II сегменте зацепки, фиксирующие прыгательную вилку IV сегмента. При сведении зубцов зацепки вилка освобождается, ударяет по субстрату, и тело насекомого подбрасывается вверх.

У водных личинок поденок и вислокрылок на первых семи сегментах есть придатки, играющие роль трахейных жабр. Три жабры личинок стрекоз расположены на последнем сегменте брюшка. Гусеницы бабочек обладают ложноножками – мясистыми образованиями, расположенными на III–VI, X сегментах и участвующими в перемещении тела насекомого. Характерной особенностью многих низших насекомых являются концевые придатки (XI сегмент).