Класс Насекомые – Insecta

 

1. Более 1,5 млн. видов.

2. Процветающая группа. Обитают повсюду, кроме соленой воды. Занимают почти все экологические ниши.

3. Размеры до 20 см (дубовый усач), до 35 см – палочники.

4. Тело отчетливо подразделяется на голову, грудь и брюшко.

…

Количество взмахов крыльев – дневные бабочки (5-10 уд/сек.), комары (500-600 уд/сек.), мокрецы (1000 уд/сек).

Скорость – пчела (3 м/сек.), бражники (15 м/сек.), стрекозы (13-14 м/сек.). Некоторые насекомые могут совершать длительные перелеты, мигрировать.

Количество крыльев – у двукрылых одна пара крыльев, вторая пара превращается в жужжальца. У большинства насекомых две пара крыльев, которые часто отличаются. Переднее крыло часто крупнее, у прямокрылых уплотняется, у клопов частично склеротизируеся, у жуков передние крылья твердые (элитры).

Крылья могут редуцироваться и исчезать – вши, блохи, пухоеды.

Брюшко (абдомен) – количество сегментов 4-11 + тельсон, гомономно сегментированное. У имаго высших насекомых лишено конечностей, но могут быть их видоизменения (напр. грифельки, церки). У низших: протуры – 3 пары абдоминальных ножек, коллемболы – прыгательная вилка, тизануры – грифельки. Тараканы – грифельки, церки. Стрекозы, перепончатокрылые, прямокрылые – рудименты конечностей образуют части полового аппарата – яйцеклады, жало, совокупительный аппарат.

На тельсоне анальное отверстие.

5. Покровы. Гиподерма – однослойный эпителий, часто в виде синцития. Содержит одноклеточные кожные железы – пахучие у клопов, восковые у червецов, щитовок, линочные железы – для растворения старой кутикулы и обеспечения линьки.

Кутикула – многослойная. Снаружи покрыта эпикутикулой – тонкий слой из липопротеинов, воска, полифенолов, белков. Защищает от высыхания. Под эпикутикулой толстые экзо - и эндокутикула, состоящие из хитина и белков. Механическая прочность обусловлена белками, задубленными фенолами.

Окраска. Пигментная – пигмент расположен в кутикуле, гиподерме или внутренних органах. Структурная (оптическая) – преломление и отражение световых лучей. Окраска выполняет различные функции – покровительственная, предостерегающая, отпугивающая, мимикрия, половая и др.

6. Мускулатура – поперечно-полосатая, 1,5-2 тыс. мышечных пучков. Прикрепляется к выростам кутикулы изнутри. Мышцы способны к большому количеству сокращений – до 1000 раз/мин, за счет явления умножения ответа на раздражение – на один нервный импульс мышцы отвечают несколькими сокращениями. Трахеи снабжают кислородом каждый мышечный пучок.

7. Полость тела – миксоцель. Разделен на отделы при помощи волокнистых перегородок (спинной и брюшной диафрагмы) на перикардиальный синус (содержит сердце), перивисцеральный (окружает внутренние органы) и периневральный (около нервной цепочки). Диафрагмы не доходят до боковых стенок тела и отделы соединяются.

8. Пищеварительная система. Передняя, средняя и задняя кишка.

Передняя кишка – выстлана кутикулой. Ротовая полость – окаймлена верхней губой и ротовыми конечностями. У форм, питающихся жидкой пищей она видоизменяется в узкий канал. В ротовую полость впадают протоки слюнных желез – 1-3 пары. Содержат пищеварительные ферменты, у кровососущих – антикоагулянты. Могут видоизменяться в прядильные железы – у гусениц и др. Глотка – может превращаться в мышечный насос. Пищевод – длинная узкая трубка. Задний конец пищевода часто расширяется в зоб, особенно у питающихся жидкой пищей. У хищных жуков, прямокрылых, тараканов и др. в нижней части пищевода образуется жевательный желудок с сильной мускулатурой и хитиновыми зубцами.

Средняя кишка – функции переваривания и всасывания пищи. Выделяет пищеварительные ферменты, набор которых зависит от питания вида. Цилиндрическая трубка, в верхней части от нее отходят несколько пилорических выростов для увеличения всасывающей поверхности. Эпителий кишечника не имеет слизистых желез, поэтому пища обволакивается тонкой белково-хитиновой пленкой – перитрофическая мембрана. Появляется только в процессе питания. Защищает кишечник от повреждения, обладает избирательной проницаемостью – пропускает пищеварительные ферменты к пищевому комку и продукты пищеварения к стенке кишки.

Задняя кишка. Эктодермальная. Выполняет функции формирования экскретов. Может служить временным вместилищем экскретов – во время зимовки у пчел. В стенках располагаются ректальные железы, всасывающие воду из остатков пищи. Непереваренные остатки выделяются окруженные перитрофической мембраной.

Питание разнообразно – хищники, растительноядные, паразиты, кровососы, нектароеды, сапрофиты и др. У многих растительноядных есть симбиотические микроорганизмы (жгутиконосцы, бактерии), особенно у питающихся целлюлозой – термиты, тараканы и др. Симбионты, кроме расщепления целлюлозы, могут синтезировать витамины, аминокислоты и т.д. Живут в полости тела, кишечнике, в выростах средней кишки, мальпигиевых сосудах, жировом теле, половых железах и др.

9. Кровеносная система. В связи с развитием дыхательной системы слабо развита. Сердце в брюшке, длинное, трубчатое, задний конец замкнут. Передний конец продолжается в головную аорту. Полость сердца разделена перегородками на камеры, открывающиеся боковыми остиями в перикардиальный синус. В перегородках клапаны. Количество камер в процессе эволюции уменьшается с 12 до 1. Стенки сердца с мышечными волокнами.

Сердце лежит в околосердечном синусе – дорсальный участок полости тела, отделенный перегородкой (диафрагмой). От стенки тела к камерам сердца и диафрагме тянутся крыловидные мышцы. При сокращении крыловидных мышц происходит уплощение и опускание диафрагмы и гемолимфа засасывается в околосердечный синус и через остии попадает в сердце. Сердце сокращается и гонит кровь через аорту к голове. Из головной части гемолимфа попадает в перивисцеральный и периневральный синусы. За счет сокращений брюшной диафрагмы кровь гонится в заднюю часть тела.

Частота сердцебиения – бражники в покое 60-70 уд/мин., в полете 140-150 уд/мин.

Гемолимфа желтоватая, не содержит дыхательных пигментов (ислключение хирономиды – кровь содержит гемоглобин).

Функции крови – трофическая (перенос питательных веществ), защитная (фагоцитоз, свертывание крови), выделительная (перенос продуктов обмена).

10. Дыхательная система. Трахеи – древовидные трубчатые впячивание покровов. Начинаются стигмами (дыхальцами) на боках тела. Дыхальца часто снабжены фильтрующими и замыкательным аппаратом. От стигмы отходит стигмальная трахея, которая разделяется на ветви, образующие продольные и поперечные стволы. От стволов более тонкие трахеи, они ветвятся и опутывают все органы. Самые тонкие – трахеолы – заканчиваются звездчатыми клетками, отростки которых проникают в клетки. Звездчатые клетки соединяются друг с другом и покрывают органы. Трахеи доставляют кислород прямо к местам потребления, заменяя кровеносные сосуды.

Трахеи выстланы кутикулой, которая образует спиральные утолщения, препятствующие спаданию стенок трахей и перегибу. Трахеи могут образовывать воздушные мешки.

Вентиляция осуществляется за счет дыхательных движений брюшка.

Насекомые, живущие в воде, дышат атмосферным кислородом или растворенным в воде. Для дыхания атмосферным кислородом насекомые (жуки, клопы и др.) вынуждены подниматься к поверхности воды. Создают запас воздуха под надкрыльями или на брюшке – в воде происходит диффузия кислорода из воды в воздушный пузырь – физическая жабра.

У личинок поденок, стрекоз, веснянок, ручейников формируются трахейные жабры – замкнутая (без дыхалец) система трахей, ветвящаяся в пластинчатых или ветвистых выростах тела. Диффузия кислорода из воды в трахеи через покровы.

11. Выделительная система. Мальпигиевы сосуды – тонкие слепые трубчатые выросты задней кишки. Количество – от 2 до 200 шт., чем больше, тем они тоньше и короче. Открываются по отдельности или пучками. Могут образовывать петли или срастаться. В стенках сосудов располагаются мышцы для перемешивания и продвижения экскретов. Сначала насасывают плазму из полости тела – «первичная моча». Она поступает в заднюю кишку, где происходит обратное всасывание воды, солей, аминокислот, сахаров и других полезных веществ. Остаются кристаллы мочевой кислоты – экономия воды.

Жировое тело – располагается в полости тела. Основная функция – запас питательных веществ и опора для внутренних органов. Содержит уратные клетки, накапливающие мочевую кислоту – почки накопления. Имеет большое значение при невозможности выведения отходов наружу у эндопаразитов, куколок, личинок пчел и др.

12. Нервная система. Головной мозг, подглоточный ганглий и брюшная нервная цепочка. У многих происходит концентрация ганглиев. Исходно нервная система состоит из 13 ганглиев – 2 головных, 3 грудных, 8 брюшных. Концентрация нервной системы происходит поэтапно – обычно у личинок концентрация больше чем у зародышей, у имаго больше чем у личинок. Часто сливаются грудные ганглии.

Головной мозг – 3 отдела – прото-, дейто- и тритоцеребрум. Протоцеребрум – самый большой, состоит из двух полушарий, имеет зрительные центры и стебельчатые тела (грибовидные тела – скопления ассоциативных клеток, связаны со зрительными и обонятельными центрами). Развитие стебельчатых тел напрямую зависит от сложности поведения насекомых. Дейтоцеребрум – обонятельные центры. Тритоцеребрум – дает ветви к передней кишке и голове.

13. Органы чувств хорошо развиты. Представляют собой совокупность выростов кутикулы и связанных с ними нервных клеток и нервных окончаний.

Глаза – фасеточные и простые (глазки). Фасеточные состоят из омматидиев – от 8-9 (муравьи) до 28 000 (стрекозы). Оптический аппарат омматидия содержит роговицу (прозрачный участок кутикулы) и хрустальныйконус. Воспринимающий аппарат – 4-12 рецепторных клеток. Чувствительная часть клетки – рабдомер – большое количество пластинок в виде гребня. Совокупность рабдомеров всех чувствительных клеток составляет рабдом. Отдельные омматидии отделены друг от друга экранирующими пигментными клетками, поэтому зрение мозаичное. У дневных насекомых пигмент неподвижен, у ночных может перемещаться в верхнюю часть – улучшение ночного зрения (в глаз проникает больше света, зрение из мозаичного превращается в сплошное).

Различают форму предметов. Многие насекомые различают цвета – зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи. Хуже воспринимают или не видят красный цвет. Различают поляризованный свет, благодаря чему могут ориентироваться по частично облачному небу. Высокая частота восприятия – пчелы до 300 вспышек в сек.

Органы обоняния – обонятельные сенсиллы с отверстиями, ведущими к отдельным клеткам или группам клеток на антеннах, голове, конечностях, груди. Запах самки чувствуют на расстоянии до 3 км (бражники), 11 км (грушевая сатурния).

Органы вкуса – рецепторы располагаются внутри тонкостенных волосков (вкусовых сенсилл) на ротовых придатках, члениках лапок.

Органы осязания – механорецепторы – тонкиеволоски на кутикуле.

Органы слуха – есть не у всех, обычно у тех, кто сам издает звуки прямокрылые, цикады.

Хордотональные сенсиллы (сколпофоры) – построены сходно с механорецепторами. Располагаются поодиночке или группами, образую хордотональные органы. Часто расположении в углублениях кутикулы или между сегментами.

Джонстонов орган – совокупность нескольких тысяч сколпофоров – двукрылые.

Тимпанальные органы – более прогрессивные и истинные органы слуха – совокупность сколпофоров, мембран для усиления звуков (барабанных перепонок) и трахей (в качестве резонаторов). Количество сколпофоров – 70 (саранчовые), 1500 (цикадовые). Располагаются у кузнечиков и медведок в голенях передних ног, у саранчовых по бокам первого брюшного сегмента.

Органы равновесия.

14. Половая система – раздельнополые, часто выражен половой диморфизм (размеры, окраска). Половы железы парные.

Яичники состоят из нескольких яйцевых трубочек, которые впадают в два яйцевода. В расширениях трубок, яйцевых камерах, яйцеклетки окружаются фолликулярными клетками, формируется оболочка яйца и запас питательных веществ. Яйцеводы сливаются в непарное влагалище – женское половое отверстие. Во влагалище может открываться семяприемник (у пчел семя хранится до 4-5 лет). Может образовываться яйцеклад – прямокрылые, наездники.

Два семенника – два семяпровода – семяизвергательный канал – совокупительный орган. Часто есть придаточные железы, например для образования сперматофоров.

Концевые отделы половой системы содержат хитиновый скелет, элементы которого видоспецифичны и служат для определения.

15. Оплодотворение – внутреннее – с помощью совокупительных органов или сперматофоров.

16. Размножение половое, реже партеногенез (тли, щитовки, палочники, долгоносики и др.). У некоторых паразитов полиэмбриония – яйцо дробится на несколько зародышей.

17. Развитие – с полным или неполным метаморфозом.

a. Неполное превращение – из яйца выходит личинка внешне похожая на взрослую особь, но меньших размеров, с недоразвитыми крыльями и половым аппаратом. Проходя через ряд линек – 4-5 до 30 – она достигает половозрелого состояния. Обычно по образу жизни (поведение, местообитание, питание) сходна со взрослыми.

Характерно для примитивных насекомых: прямокрылые, тараканы, стрекозы, поденки, клопы, вши и т.д.

b. Полное превращение – личинка резко отличается от взрослого более примитивным строением, большим расчленением тела, наличием ложных конечностей на брюшке, другим типом ротового аппарата, отсутствием крыльев. Часто отличается по питанию, поведению, местообитанию.

В жизненном цикле насекомых с полным превращением различают несколько стадий:

яйцо; личинка – выполняет функцию питания и роста – имеет защитную окраску, развитую пищеварительную систему, обычно грызущий ротовой аппарат; куколка – функции перестройки личиночного организма на взрослый, переживания неблагоприятных условий – покоящаяся стадия; взрослое насекомое – имаго – функции размножения и расселения – имеют яркую, привлекающую окраску, развитые крылья, иногда не питаются или питаются только углеводами.

Преимущества полного превращения – разделение функций между стадиями и их специализация Þ более эффективное выполнение;

нет пищевой и территориальной конкуренции между личинками и взрослыми Þ меньше гибель при недостатке ресурсов, более полное использование имеющихся возможностей.

Жуки, двукрылые, перепончатокрылые, чешуекрылые.