Внешнее строение насекомых. Внутреннее строение насекомых. Органы чувств насекомых

Внешнее строение насекомых. Насекомые отличаются от других представителей типа членистоногих главным образом по расчленению тела на три отдела - голову, грудь и брюшко и по наличию на грудном отделе 3 пар ног и обычно 2 пар крыльев). Тело насекомых одето кутикулярным (хитиновым) покровом и разделено на кольца (сегменты). Грудной отдел состоит из 3 сегментов - передне-, средне- и заднегруди, брюшной - обычно из 10 сегментов. Спинную часть грудных сегментов называют передне-, средне- и заднеспинкой. Спинная часть последнего брюшного сегмента называется анальной пластинкой, а его брюшная часть - генитальной пластинкой.

Голова насекомых состоит из нерасчлененной головной капсулы, на боковых сторонах которой расположены крупные фасеточные глаза. Ее передняя поверхность называется лбом (книзу ото лба находится наличник), верхняя - теменем, задняя - затылком, а боковые - висками (позади глаз) и щеками (ниже глаз). Кроме фасеточных глаз, на темени часто имеются мелкие линзовидные прозрачные глазки; обычно бывает 3 глазка.

К передней поверхности головы причленяются усики, которые могут быть нитевидными (тонкие, одинаковой толщины на всем протяжении), щетинковидными (тонкие, к концу утончающиеся), четковидными (с резкими перехватами между короткими цилиндрическими или округлыми члениками), мечевидными (уплощенные и расширенные в основании), булавовидными (с расширением на конце),пильчатыми(снеправильно-треугольнымиуплотненными члениками, край которых выступает углом), гребенчатыми (с длинными мясистыми выростами на концах члеников), перистыми (с тонкими волосовидными выростами на члениках), пластинчатыми (с несколькими пластинками на конце), коленчатыми (согнутые под углом, с сильно удлиненным основным члеником) или имеют неправильную форму. Число члеников усиков может колебаться от 2-3 до нескольких десятков. Длина усиков может в несколько раз превышать длину тела.

Ротовые части причленяются к голове снизу. При рассматривании головы спереди видна верхняя губа, представляющая собой непарную пластинку, подвижно соединенную с наличником. По сторонам верхней губы расположены массивные жвалы. Рассматривая голову снизу, легко выделить нижнюю губу, которая представляет собой срединную непарную пластинку, снабженную на конце короткими губными щупиками. По бокам от этой пластинки расположены нижние челюсти, несущие на наружной поверхности по длинному членистому челюстному щупику. Такое строение характерно для типичного грызущего ротового аппарата. Насекомые, питающиеся жидкой пищей, имеют ротовой аппарат, видоизмененный в колющий или сосущий хоботок. Иногда жвалы не входят в состав хоботка и нормально функционируют - такого типа ротовой аппарат называется грызуще-лижущим или грызуще-сосущим. У некоторых насекомых ротовые части недоразвиваются.

Каждый грудной сегмент несет по паре ног, соответственно - передние, средние и задние ноги. Основной членик ноги - тазик помещается в особой тазиковой впадине на нижней стороне грудного сегмента. Далее следуют короткий вертлуг, длинное и нередко утолщенное бедро, не менее длинная голень и состоящая из нескольких члеников лапка, обычно заканчивающаяся двумя коготками. Под коготками у многих насекомых имеются присоски. На голени нередко расположены шипы, а на ее конце - подвижные шпоры. В зависимости от строения и функции ноги могут быть ходильными, бегательными, прыгательными, плавательными, копательными, хватательными и т. д. На заднем крае груди расположен небольшой, обычно более или менее треугольный выступ - щиток.

К спинной части груди у большинства насекомых прикрепляются две пары крыльев; передняя пара расположена на средне-, задняя - на заднегруди. У некоторых насекомых передние крылья кожистые, а иногда сильно склеротизованные, прочные. Они несут защитные функции, прикрывая в состоянии покоя заднюю пару крыльев, служащих для полета, и называются надкрыльями. Некоторые группы насекомых не имеют крыльев, иногда же хорошо развита только их одна (передняя или, реже, задняя) пара. В крыле различают основание и вершину, а также передний, наружный и задний края. При определении некоторых видов и групп насекомых важное значение приобретает жилкование крыла, т. е. особенности того рисунка, который образуют твердые жилки, служащиекаркасом для крыловой перепонки).

Жилки в соответствии с их направлением делятся на продольные и поперечные, причем главными являются продольные жилки. По краю крыла проходит так называемая костальная жилка (С), которая иногда обходит все крыло. Следующая жилка, ответвляющаяся в основании крыла и идущая параллельно костальной, носит название субкостальной (Sc). Она может делиться на несколько ветвей (Sc1, Sc2 и т. д.). Следующие два ствола жилок, ответвляющиеся в основании крыла, особенно важны. Первый из этих стволов - радиальный (R) - разветвляется на целый куст радиальных жилок, которые в соответствии с порядком их слияния с передним краем крыла обозначаются как первая радиальная (R1), вторая радиальная (R 2) третья радиальная (R3) и т. д. Второй ствол - медиальный (М) - также может ветвиться и в том же порядке образует первую медиальную (M1), вторую медиальную (М2), третью медиальную (М3) и последующие жилки. Задний край крыла укрепляют также отходящие от основания крыла единым кубитэльным стволом (Сu ) кубитальные жилки (Сu 1, Сu 2 и т. д.), которых обычно две. Веер жилок завершают несколько неветвящихся анальных жилок (А1, А2, А3 и т. д.).

Пространство между жилками называется полем, которое обозначается по наименованию впереди лежащей жилки. Поперечными жилками поле делится на ячейки: в радиальном секторе - радиальные, в медиальном - медиальные и т. д. В основании крыла различают базальные ячейки, а между радиальным и медиальным секторами - одну или несколько дискоидальных. Если поперечных жилок и, следовательно, ячеек много, жилкование называется сетчатым, если имеется несколько поперечных жилок, ограничивающих крупные ячейки, то ячеистым. У переднего края крыла нередко находится небольшой затемненный участок - крыловой глазок. Поверхность крыла может быть покрыта волосками, чешуйками или иными кутикулярными образованиями.

Брюшко насекомых снабжено различными придатками, располагающимися, как правило, только на самом конце. Это главным образом длинные тонкие хвостовые нити или более короткие парные церки. У самок нередко развит твердый игловидный (саблевидный) или мягкий, обычно втяжной яйцеклад. Иногда имеется жало. Лишь у немногих насекомых развиты придатки на нижней стороне брюшных сегментов: парные выросты или своеобразная прыгательная вилка.

Литература: Б.М. Мамаев, Л.Н. Медведев, Ф. Н. Правдин. Определитель насекомых Европейской части СССР. Москва, "Просвещение", 1976

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).



Лесное дело

Подготовки бакалавров

ЛЕСНАЯ ЭНТОМОЛОГИЯ

Методические указания к лабораторным занятиям и самостоятельной работе студентов, обучающихся по направлению

Брянск 2012

Лесная энтомология. Методические указания к лабораторным занятиям и самостоятельной работе студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 250100 – Лесное дело. Строение насекомых. /Брянск:БГИТА, 2012. - 35 с.

Составитель: Шелухо В.П . – доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Рецензент: Тимошенко С.Г. - руководитель Брянского филиала Центра защиты леса Калужской области ФБУ «Рослесозащита»

На основе опыта преподавания учебной дисциплины приводятся теоретическое обоснование и методические рекомендации по проведению лабораторных занятий и самостоятельной работе студентов по лесной энтомологии по усвоению строения насекомых как основы для организации мероприятий по контролю численности вредителей леса, что направлено на повышение эффективности образовательного процесса и формирование определенных компетенций.

Для профессорско-преподавательского состава кафедры лесозащиты и охотоведения БГИТА, для студентов лесохозяйственного факультета.

Переход к индивидуально-ориентированному обучению студентов является неотъемлемой частью современных методов активизации и повышения качества подготовки компетентных профессионалов. Подготовка бакалавров базируется на большом объеме самостоятельной работы студентов, полном обеспечении их разнообразными информационными ресурсами на базе информационных компьютерных технологий.

Данное методическое пособие является не только методическими указаниями к проведению лабораторных занятий по курсу лесной энтомологии, но и кратким методическим пособием к самостоятельному освоению студентами важнейшего раздела энтомологии – строения насекомых, знание которого необходимо для понимания физиологии данной группы животных, пониманию возможных путей воздействия на вредителей леса с целью управления их численностью и вредоносностью.

Курс лесной энтомологии входит в комплекс знаний, получаемых студентом при обучении лесному делу. Курс состоит из лекций, лабораторных за­нятий, летней учебной практики и дипломного проектирования. Лабо­раторные занятия проводятся в 6 се­местре в объеме 28 часов. На занятиях студенты знакомятся с удивительным и разнообразным миром насекомых, с видами, полезными для хозяйственной деятельности человека, с вредными для леса насекомыми, получают навыки определения видов, знакомятся с биологией и экологией лесных насекомых, с комплексом мероприятий по ограничению численности вредителей, приобретают навыки биологической защиты растений.

Лабораторные занятия дополняют лекции, в необходимых случаях детализируют отдельные теоретические лекционные вопросы.

Опыт работы кафедры показывает, что курс лесной энтомоло­гии требует от студента большого внимания, трудолюбия и тщательно­сти при выполнении заданий по лабораторному практикуму. Следует помнить, что глубокие знания по любой дисциплине может дать только комплекс учебных занятий, в который входят лекции, учебная и производственная практики в лесу, дипломное проектирование, работа в студенческом научном кружке, экскурсии в природу и в музей.

Насекомые имеют большое значение как вредители, опылители, почвообразователи, много видов являются украшением природы.

Кафедра располагает хорошей лабораторией, научным оборудованием, современными методическими материалами, широко использует тестирование, применение разнообразных электронных носителей информации. Контроль успеваемости студентов осуществляется препода­вателем путем систематического письменного или устного опроса, проверки конспектов. Проверка знаний по систематике насекомых проводится на фактическом материале (раздаточный материал насекомых, коллекции, препараты и пр.).

Тема: Строение насекомых

1 Знакомство с классами типа членистоногих

Насекомые относятся к обширному типу членистоногих - Arthropoda. Помимо насекомых в него входят разнообразные животные, имеющие твердый внешний скелет, расчлененный на сегменты.

Этот тип является самым многочисленным в животном мире. Он объединяет свыше 1,5 млн. видов (по отдельным оценкам 2…7 млн. видов). Представители это­го типа весьма приспособлены к жизни в различных условиях среды, они играют огромную роль в жизни леса и биосферы.

Тип членистоногих состоит из 4-х классов (табл. 1). Необходимо усвоить отличительные признаки этих классов, указать полезных и вредных представителей. В рабочую тетрадь записывается табл. 1, характеризующая признаки этих классов.

По коллекциям рассматриваются признаки внешнего стро­ения тела типичных представителей отдельных классов : мок­рицы, раки, пауки, клещи, кивсяки, жуки, бабочки и т. д.

Таблица 1 Тип членистоногие - Arthropoda

Класс насекомые - INSEKTA

Происхождение насекомых связывают с действием процесса олигомеризации (уменьшения числа однородных структур, выполняющих одинаковые функции) в процессе эволюционного развития от червеобразного членистого предка (рис 1).

К этому классу относятся шестиногие членистоногие, имеющие сложный цикл развития с превращением и тело, разделенное на 3 отдела. Передний отдел - это голова, несущая глаза, антенны и 3 па­ры ротовых частей. Следующий отдел - грудь, состоящая из 3 сегментов, каждый из которых обычно несет по паре ног; у летающих насекомых второй и третий сегменты груди несут также по паре крыльев. Задний отдел тела - брюшко. Оно состоит из 4…11 сегментов и не имеет ног. Последние сегменты брюшка обычно несут видоизмененные придатки, приспособленные для спаривания или для откладки яиц. Экзоскелет насекомых, как и других членистоногих, обеспечивает защиту внутренних органов и сохранение формы тела.

За исключением некоторых живородящих форм, все насе­комые откладывают яйца. Непо-ловозрелые насекомые линя­ют несколько раз в течение своего развития до взрослой ста­дии и, как правило, при каждой линьке увеличиваются разме­ры тела и появляются специализированные органы.

Неполовозрелые насекомые не имеют крыльев. Единст­венным исключением являются некоторые поденки, у которых последняя кратковременная неполо­во-зрелая стадия уже имеет функциональные крылья. Неполо­возрелые особи у насекомых с полным циклом развития внешне не похожи на взрослых (гусеница – бабочка) и могут не иметь структур, типичных для взрослых насекомых.

Насекомые представляют самую многочисленную по видам группу животных. Иногда численность насекомых бывает столь велика, что они образуют целые тучи.

Насекомые заселяют все типы экосистем планеты, за исключением глубин океана. Они живут в тропиках и являются одними из немногих пос­тоянных обитателей района Южного полюса.

Приспособительные возможности насекомых

Насекомые являют собой самую высокоразвитую группу наземных артропод. Механические преимущества экзоскелета создали условия для дальнейшей специализации, обеспечившей им перевес над своими конку­рентами. Благодаря наличию экзоскелета насекомые получи­ли большую поверхность для прикрепления мускулатуры, прекрасные возможности для регуляции испарения воды, что особенно важно для животных с малыми размерами, почти полную защиту жизненно важных внутренних органов от внешних повреждений.

Наиболее важные черты специализации насе­комых:

Крылья . Являются продуктом коренного, революционного развития животных (принцип ароморфоза). Способность к полету неизмеримо увеличи­ла шансы насекомых на выживание и распространение по планете. Увеличились возможности для питания и размножения и появились новые способы избегания вра­гов. Расширение возможностей для добывания пищи открыло путь для использования более специфических ее источников, особенно в тех случаях, когда пища или места выплода име­лись в ограниченном количестве и были труднодоступны.

Небольшие размеры. Эволюция насекомых шла в направлении развития большого числа мелких особей, нежели небольшого числа крупных. Это позволяло использо­вать многие новые необычные виды пищи, встречающиеся в небольших количествах, а также создавало больше возможнос­тей для укрытия и избегания врагов. Недостаток малых раз­меров состоит в том, что поверхность тела непропорци­онально велика по сравнению с его объемом. Это сильно повы­шает испарение и делает наземную жизнь практически невоз­можной для животных с тонкими покровами тела. Приобретенный склеротизированный кутикулярный экзоскелет насекомых обеспечива­ет им регуляцию испарения, что позво­ляет им быть малого размера.

Полный метаморфоз. Жизненный цикл насе­комых состоит из 4 стадий: 1) яйцо; 2) личинка, или пита­ющая стадия; 3) куколка, или покоящаяся переходная стадия; 4) взрослое насекомое, или репродуктивная стадия (имаго). Такой тип жизненного цикла встречается у групп насекомых с наи­большим числом видов, в том числе у жуков и мух. Почти у всех насекомых с таким типом жизненного цикла рост проис­ходит только за счет личиночного питания. У взрослого насе­комого потребляемая пища в основном тратится на созревание половых продуктов. Разные жизненные задачи поз­воляют личинкам и взрослым особям жить в совершенно раз­ных местообитаниях с разными условия существования, пос­кольку условия жизни личинки должны быть благоприятны для быстрого роста, а условия жизни взрослой особи - для спаривания и расселения. Полный мета­морфоз открыл насекомым доступ к огромному числу разнообразных местообитаний и видов пищи, что привело к развитию сложных типов поведения. Полный метаморфоз поз­воляет виду использовать преимущества двух абсолютно раз­ных типов местообитания и в то же время избегать многих их отрицательных сторон.

Полный метаморфоз отсутствует почти у половины отря­дов, но у них появляются другие адаптивные особенности.

Увеличение числа видов. Основные причины, с точки зрения теории эволюции, приведшие к такому видовому разнообразию насекомых следующие:

1.Многие виды насекомых приспособлены к жизни только в узких рамках некоторых экологических факторов, таких, как хозяева, температура, влажность. При относительно неболь­ших, но длительных изменениях климата, как это имело место в ледниковый период, ареал таких видов разбивается на изо­лированные части.

2.Благодаря способности к полету, крылатые насекомые могут перемещаться на большие расстояния, преодолевая с воздушными массами водные и другие преграды. В результате таких перемещений популяции насекомых могут заселить но­вые места обитания, географически изолированные от мест обитания основных популяций вида. Такие популяции-коло­низаторы могут развиваться в новые виды.

3.Генетическая несовместимость между изолированными популяциями, выражающаяся в невозможности спаривания и развития потомства, может возникнуть у насекомых очень ско­ро из-за короткой продолжительности жизни одного поколения и привести к ускоренному видообразованию.

2 Отделы тела, их строение, функции и придатки

2.1 Расчленение тела насекомого на отделы:

голова, грудь, брюшко и их придатки

Объяснение к заданию

Наружные покровы насекомых представляют собой твер­дый экзоскелет, который служит опорой для прикрепления внутренней мускулатуры, придает жесткость телу насекомого. Стенка тела мо­жет быть достаточно гибкой или упругой, но растягивать­ся она способна лишь в течение короткого времени после линь­ки. Относительная гибкость тела обеспечивается за счет деле­ния его на отдельные членики - сегменты, которые соединя­ются между собой с помощью эластичных перепонок.

Сливаясь между собой, сегменты образуют 3 отдела: голо­ву, грудь и брюшко. На примере черного таракана или май­ского жука наиболее удобно разграничить эти отделы. Каждый из отделов несет придатки различного назначения (рисунок 2).

Порядок расчленения тела насекомого

Студент самостоятельно производит расчленение тела майского жука на 3 отдела: голову, грудь и брюшко.

В работе соблюдается такая последовательность: на пред­метном стекле жук кладется на спину и удерживается в таком положении препаровальной иглой. По границе головы и груди скальпелем отделяется голова. Затем отделяется брюшко, для чего линию реза скальпелем следует провести сразу же за третьей парой ног.

Оставшийся отдел груди разделяется на 3 составляющие его членика следующим образом: позади первой пары ног де­лается надрез, после чего легко отделяется переднегрудь. За­тем делается укол иглой в вершину щитка (треугольник у ос­нования надкрыльев), надкрылья разводятся в стороны и с брюшной стороны отделяется скальпелем второй членик груди (среднегрудь) с относящейся к нему второй парой ног. Этот членик очень узкий, и линия реза скальпелем должна пройти сразу же за второй парой ног. На стеклянной пластинке оста­ется третий членик - заднегрудь. К средне- и заднегруди со спинной стороны прикрепляются по одной паре крыльев, а с брюшной - по одной паре ног.

Расчлененное таким образом насекомое раскладывается на стекле в порядке следующих друг за другом частей тела.

Рассматривая отдел головы, надо установить форму и по­ложение ее у следующих насекомых: большой сосновый дол­гоносик, валежный короед, кузнечик, жужелица. Строение го­ловной капсулы разбирается па примере майского жука. В за­висимости от способа прикрепления головы выделяются основные про­гнатический и гипогнатический типы (рисунок 3).

2.2 Голова и придатки головы

Головная капсула служит для размещения головного мозга (окологлоточного нервного кольца) и придатков. Капсула образована за счет срастания головных сегментов (5…6 шт) и прочна. Шесть туловищных сегментов, слившихся с предковой го­ловной областью, или акроном, и вошедших в состав нынеш­ней сложной единой структуры, которую мы называем головой, несли парные придатки.

Как и прочие придатки сегментов, относящиеся к осталь­ным отделам тела насекомого, придатки головы произошли из простых ног, типичных для примитивных членистоногих. Та­ким прототипом, вероятно, стала нога трилобитов. Части головы называются по аналогии с частями головы человека (рисунок 4).

Наличник (клипеус). Эта область напомина­ет губу и лежит между фронтоклипеальным швом и верхней губой под глазами в передней части головной капсулы. Наличник срастается со лбом.

Лоб . Эта область располагается внизу передней части лица над наличником и ограничена с боков фронтальными швами.

Щеки . Щеки представляют собой нижнюю часть голо­вы под глазами и позади лба. Иногда впереди на лицевой части между лбом и щеками имеется щечный шов; если же этот шов отсутствует, то определенной границы между щеками и лбом нет.

Темя . Область задней части головы над глазами.

Затылок . Эта об­ласть охватывает большую часть задней поверхности головы. Она отделена от темени и щек затылочным швом.

Зазатылок . Это - узкий кольцеобразный склерит, составляющий край затылочного отверстия. Он отделен от за­тылка зазатылочным швом, имеющимся практических у всех взрослых насекомых. Зазатылок несет затылочные мыщелки, с помощью которых голова причленяется к цервикальным склеритам шейной области.

Затылочное отверстие , через которое проходят пищевод, нервная цепочка, протоки слюнных желез, аорта, трахеи и свободная кровь. Внутри головы расположен комплекс перекладин, называемый тенториумом.

Задание

В лупу рассматриваются отдельные части головной кап­сулы (склериты): наличник, лоб, темя, щеки, виски, затылок, горло, шея. Отыскиваются усики, глаза, ротовое отверстие и ротовые аппараты (рисунок 4).

Придатки головной капсулы и ротовые аппараты .

Голова насекомых несет усики, глаза и ротовые органы.

2.2.1 Строение и типы ротовых аппаратов

Тремя важнейшими частями ротового аппарата являются верхние челюсти (мандибулы), нижние челюсти (максиллы) и нижняя губа (лабиум). Все они представляют собой резуль­тат видоизменения типичных парных конечностей членисто­ногих.

Эволюционно сложилось, что предки и древние насекомые питались твердой пищей – отмершей растительностью, поэтому первичным является ротовой аппарат грызущего типа. Все остальные типы ротовых аппаратов появились в процессе эволюции как адаптация к изменению пищи и способам ее добывания. На построение частей ротовых аппаратов использованы три пары конечностей предков насекомых.

Верхняя губа . В типичном случае представляет собой подвижный козырек, свисающий с края наличника и прикрывающий рот. Верхняя губа образовалась путем отчленения от надротового щитка лицевой части головы. Форма у различных насекомых значительно варьирует.

Верхние челюсти (жвалы, мандибулы) . Являются измененными парными придатками 4 сегмента головной капсулы. В типичном случае они твердые, сильносклеротизированные, несут зубцы различной конфигурации и предназначены для откусывания крупных частиц пищи. У насекомых, питающихся жидкой пищей, лежащей на поверхности – редуцированы.

Нижние челюсти (максиллы) . Располага­ются непосредственно за мандибулами и являются парными придатками 5-го головного сегмента. Они имеют лишь боковое сочленение с основанием головной капсулы. Предназначены для измельчения крупных кусочков пищи, имеют членистое строение и несут щупики с размещенными на них органами химического чувства. Нижние челюсти у насекомых с сосущим типом ротового аппарата за счет нижнечелюстных щупиков образовали сосательную трубку (бабочки).

Нижняя губа . Членистое образование, представляющее собой частично сросшиеся парные придатки 6-го головного сегмента, закрывает ротовую полость снизу. Оно кажется единым элементом, но состоит из второй пары максилл (нижних челюстей), которые срос­лись вдоль средней линии и образовали функционально еди­ную структуру. Части нижней губы соответствуют час­тям нижних челюстей. У насекомых с грызущее-лижущим типом ротового аппарата части нижней губы удлинились и образовали лакающий язычок (пчелы), а у видов с колюще-сосущим типом (комары, клопы) – хоботок. При колюще-сосущем типе аппарата все части исходного грызущего аппарата сильно удлинились и служат для прокалывания (прорезания) тканей и являются чехлом для нижнегубного хоботка. У клопов на ротовых частях имеется сустав, позволяющий укладывать хоботок в покое на грудь.

Порядок выполнения задания:

1. Производится расчленение грызущего ротового ап­парата на составные части. Для этого используется голова расчлененного ранее майского жука. Через затылочное отвер­стие голова укрепляется на препаровальной игле. Скальпелем делаются надрезы в области правой и левой щеки и отделяет­ся нижняя губа, несущая нижнегубные щупальца и жеватель­ные лопасти. Затем отделяются нижние челюсти со щупаль­цами, верхние челюсти и верхняя губа. Выделенные части ротового аппарата рассматриваются в лупу. Рассматривается также грызущий ротовой аппарат других насекомых во взрос­лой стадии и у личинок жуков, черного таракана, стрекоз и др.

2. Ознакомившись со строением грызущего типа (основного), следует рассмотреть устройство колюще-сосущих ротовых ор­ганов. Для этого используются крупные клопы: вредная чере­пашка, ягодный клоп, сосновый подкорный клоп, комары и др. Отделив голову, следует рассмотреть строение «хоботка» и отдельных его щетинок. Взаимодействие ротовых частей при приеме пищи удобнее наблюдать у живых насекомых и их ли­чинок.

3. Рассмотреть устройство хоботковых типов ротовых ап­паратов: грызуще-лижущего у медоносных пчел и шмеля, со­сущего - у бабочек бражников, лимоницы, капустницы и др.; колюще-сосущего - у клопов и комаров.

4. Определить типы ротовых аппаратов у других насеко­мых, предложенных в наборе.

5. Зарисовать основные типы ротовых аппаратов (рисунки 5.6.7.8).

Материал и оборудование : отчлененные головы майских жуков, предварительно распаренные; набор насекомых в кол­лекции: бабочки белянки, сосновой бражник, кузнечик, жуже­лица, щавелевый клоп, пчела или шмель, жук-олень. Биноку­лярные микроскопы. Лупы, стеклянные пластинки для расчле­нения, препаровальные иглы.

2.2.2 Строение усиков (антенн)

Объяснение к заданию

В типичном случае у взрослых насекомых усики представ­ляют собой пару подвижных членистых придатков, отходящих от лицевой поверхности, обычно между глаз. Основная функция усиков – служить местом расположения сенсилл (чувствительных элементов) химического чувства. Первый членик называют скапусом (основной), второй - педицеллумом (стволик), а все оставшие­ся вместе – флагеллумом (жгутик). Прикреплен усик в усиковой ямке, иногда окруженной узким кольцеобразным усиковым склери­том. В эмбриогенезе усики разви­ваются из придатков 2-го головного сегмента. Усики чрезвы­чайно разнообразны по форме, и некоторые наиболее четко выраженные их типы имеют специальные наименования. У ли­чинок усики, как правило, сильно редуцированы как в отно­шении длины, так и в отношении числа члеников. Форма и строение усиков используются при систематике насекомых для выделения крупных единиц – семейств (пластинчатоусые, усачи и др.).

Основные типы усиков представлены на рисунке 9. Головная капсула также несет зрительные структуры двух типов: сложные гла­за и простые глазки.

Задание

1. Определить местоположение склеритов головной кап­сулы у майского жука. Для этого через затылочное отверстие голову насекомого укрепить на препаро­вальной игле и вращать ее, удерживая таким образом. Рас­смотреть в лупу лоб, темя, затылок, наличники, виски, щеки, а также усики, глаза, глазки, ротовое отверстие, ротовые ко­нечности.

2. Рассмотреть форму и положение головы у насекомых, предложенных в коллекции. Определить типы головной капсулы.

3. Зарисовать строение головной капсулы.

4. Рассмотреть типы усиков у различных насекомых, оп­ределить пол насекомых по различиям в строении усиков са­мок и самцов.

5. Зарисовать типы усиков.

Материалы и оборудование: набор насекомых в коллекци­ях или на пластинках - кузнечики, слоники, цикады, жужели­цы, усачи, бабочки шелкопряда (самки и самцы), майский жук, слепень; лупы 10 х, бинокулярные микроскопы.

2.3 Строение груди и её придатков

Объяснение к заданию

Грудь, состоящая из 3-х сегментов (передне-, средне- и задне- груди), несет с вентральной (нижней) стороны по одной паре членистых ног, а с дорзальной (верхней) стороны на 2-м и 3-м грудных сегментах располагаются 2 пары крыльев или их за­чатков.

Ноги насекомых, состоящие из нескольких члеников, и крылья яв­ляются придатками груди.

Грудью называется отдел тела, лежащий между головой и брюшком. Он состоит из трех последовательно расположен­ных сегментов. Каждый сегмент тела насекомого представляет собой хи­тиновое кольцо. Хитиновые пластинки (склериты), образующие это кольцо, носят названия: спинные, верхние пли дорзальные пластинки, образующие полукольцо, - тергиты ; нижние или вентральные - стерниты и 2 боковые стенки – бочки – плейриты (рисунок 10).

Тергиты 3-х грудных отделов называются последователь­но: передне-, задне- и среднеспинка, стерниты соответственно: передне-, средне- и заднегрудка.

Рисунок 2 - Внешнее строение насекомого (расчлененный жук-олень, самец; (по В. Ф. Натали, 1968):

1 - нижняя губа; 2,3 - нижние и верхние челюсти; 4- верхняя губа; 5 - наличник; 6 - усики; 7 - голова; 8 - переднегрудь; 9 - передние ноги; 10 - среднегрудь; 11 - надкрылья; 12 - средние ноги; 13 - заднегрудь; 14 - крылья; 15 - задние ноги (а - тазики, б - вертлуги; в - бедра; г - голени; д - лапка); 16 - брюшко.

Рисунок 5 - Ротовые аппараты насекомых. А - ротовой аппарат грызущего типа (таракана); Б - ротовой аппарат грызуще-сосущего типа (пчелы); В - ротовой аппарат сосущего типа (бабочки); Г- ротовой аппарат колюще-сосущего типа (клопа); Д - ротовой аппарат колюще-сосущего типа (самки комара); Е - ротовой аппарат сосущего типа (самца комара): I - верхняя губа; II - верхние челюсти, или жвалы; III - нижние челюсти; IV- нижняя губа; V - подглоточник; 1 - подвесок (кардо), 2 - столбик (стинес), 3 – наружняя лопасть, 4 - внутренняя лопасть, 5 - щупик, 6 - предподбородок, 7 - подбородок, 8 - внутренние лопасти, 9 - наружные лопасти, 10 – щупик нижней губы

Рисунок 6 - Ротовые органы грызущего типа (черного таракана) (из кн. Богданова-Катькова). I - верхняя губа; II - верхние челюсти; III – нижние челюсти; IV - нижняя губа: очл - основной членик, ств – стволик, нл - наружная, вл - внутренняя жевательная ло­пасть, чщ - челюстной щупик, гщ – губной щупик, ппб - подбородок, пб - ложный под­бородок. яз - язычок, пяз - придаточный язычок

Рисунок 7 - Голова снизу с сосущим ротовым аппаратом бабочки (А) и колюще-со­сущим - клопа (Б) (по Кузнецову и Бей-Биенко и Скориковой): хоб - хоботок, гщ - губной щупик, вг - верхняя губа, вч - верхняя пара колющих щети­нок (верхние челюсти), нч - нижняя их пара, нг - нижняя губа, ус - усик, гл - глаза, глк - глазки, лб - лоб

Рисунок 8 - Ротовые органы шмеля (по Холодковскому): 1 - верхняя губа, 2 - верхние челюсти, 3 - нижние челюсти (оч - основной чле­ник, ст - ствол ик, асл - жевательные ло­пасти, щ - рудимент щупика); 4 - ниж­няя губа; ппб - ложный подбородок, пб - прементум, яз - язычок, нл - руди­мент наружных жевательных лопастей, гщ - губной щупик)

Рисунок 9- Типы усиков насекомых (по Богданову-Катькову):1 - щетинковидный усик, 2 - нитевидный, 3 - четковидный, 4 - пиловидный, 5 - гребенчатый, 6 - булавовидный, 7 - веретеновидный, 8 - пла­стинчатый, 9 - коленчатый, 10 - перистый, 11 - щетинконосный

Части усика: 1 – основной членик; 2 – стволик; 3 – жгутик; 4 - усиковая впадина.

Рисунок 10 - Схема строения грудного сегмента насекомого. А - общий вид; Б- поперечный разрез (по Обенбергеру и Снодграссу):сп - спинка, пл - плейрит, гр - грудка, птз - предтазик (субкокса), тз - тазик, б - бедро, г - голень, л - лапка, акс - аксиллярные склериты, кр - крыло, плс -плейральный стол­бик; внутренний скелет; плч - плейральный гребень, фур - фурка

Рисунок 11- Строение и типы ног (по Бей-Биенко, Богданову-Катькову):

1 - бегательная (жужелицы), тз - тазик, в - вертлуг, б - бедро, г - голень л - лапка, 2 - прыгательная (саранчи), 3 - копательная (медведки), 4 - плавательная (плавунца), 5 - хватательная (богомола), 6 - собирательная (медоносной пчелы)

В тех отрядах, где крылья никогда не развиваются, эти 3 сегмента в главных чертах устроены примерно одинаково. Тергит и стер­нит пластинообразные, а плейральные склериты небольшие или недоразвитые.

У представителей крылатых насекомых 3 грудных сегмен­та сильно различаются между собой. Переднегрудь обыч­но сохраняет все те же части, что и в исходном состоянии. Среднегрудь и заднегрудь претерпели значительные изменения, связанные с развитием в каждом из этих сег­ментов мускулатуры, которая обеспечивать работу ног и крыльев. Плейрит значительно расширился, образовав крупную боковую пластину. С нижней части она несет коксальный отросток, к которому причленяется нога, а с верхней - крыловой отросток (плейральный столбик), к кото­рому причленяется крыло. Сзади и спереди плейрит срастается со стернитом, а участки срастания образуют мостики впереди и позади тазиковых впадин.

Стернит, объединяясь с плейритом своими передними и задними частями, имеющими вид полос, образует впадину, в которой располагается тазик.

Типичным представителем класса Насекомые являются хрущ майский (Melolontha melolontha). Длина тела достигает от 5 до 60 мм, размах крыльев не превышает четырех сантиметров.

Особенности внешнего строения

Отделы тела - голова, грудь и брюшко, каждый из которых выполняет свои функции. Председатель образована из 6 сегментов, которые полностью сливаются. На голове есть усики, глаза и ротовые органы. Усиков, которые называют антеннами или сяжки - одна пара. В жука они пластинчатые и выполняют функцию органа обоняния. Рота органов три пары: верхние челюсти (мандибулы), нижние челюсти (максил) и верхняя и нижняя губы. Эти органы образуют грызущий ротовой аппарат. На нижних челюстях и нижней губе есть выросты - щупики, которые выполняют функцию органов осязания и вкуса. Наряду с усиками расположены сложные (фасеточные) глаза. У насекомых они могут быть простыми и сложными.

В зависимости от типа пищи, ротовые органы насекомых видоизменяются, что приводит к формированию различных типов ротовых аппаратов:

грызущий ротовой аппарат - ротовые органы, к которым относятся верхняя и нижняя губы, верхние и нижние челюсти (например, бабки, жуки, тараканы, прямокрылые, термиты, муравьи)

грызущих-лижущим ротовой аппарат - ротовые органы, у которых нижняя губа и нижние челюсти образуют хоботок, а верхние челюсти потеряли жевательную функцию и участвуют в построении сот (пчелы, шмели)

сосущий ротовой аппарат - ротовые органы превращены в хоботок, который приспособлен к питанию нектаром из цветков (бабочки)

колюще-сосущий ротовой аппарат - ротовые органы, в которых нижняя губа образует хоботок для всасывания жидкостей, а верхние и нижние челюсти превращены в длинные колючие стилеты для прокалывания покровов тела (клопы, тли, вши, некоторые двукрылые).

Некоторые взрослые насекомые (тутовый шелкопряд, оводы) не подпитываются, поэтому ротовые органы у них не функционируют и очень уменьшены.

Грудной отдел состоит из трех сегментов (передне-, средне- и заднегрудь), которые имеют органы движения - ноги и в крылатых насекомых - крылья. На каждом сегменте груди - по одной паре конечностей, и поэтому у насекомых 3 пары ходильных ног, из-за чего их еще называют гексапод (шестиногими). В других насекомых эти конечности могут выполнять другие функции и поэтому выделяют следующие их типы: прыгательные, плавательные, хватательные, роющие, бегающие и тому подобное. Ко второму и третьему сегментов у насекомых присоединены две пары крыльев. Крылья является складками покровов, стенки которых построены из верхнего и нижнего слоев эпителиальных клеток, покрытых кутикулой. Между этими слоями есть щель с гемолимфы. Опорный каркас крыла образует система продольных и поперечных утолщений, которые называются жилками. В жука первая пара видоизменяется в жесткие надкрылья. Надкрылья - видоизмененные передние крылья, которые защищают перепончатые крылья от повреждений в то время, когда насекомое не летает.

Брюшко образовано разным количеством сегментов (не более двенадцати) и в нем размещена основная масса внутренних органов. Этот отдел лишен конечностей, имеет отверстия трахейной системы - дыхальца, и завершается яйцекладом.

Покровы представлены гиподермой и хитиновой кутикулой с восковидным пленкой, которая препятствует испарению воды. На теле насекомого есть многочисленные волоски, выполняющие функцию органов осязания, создают воздушный слой, который защищает тело от воды во время дождя, от перегрева, обусловливают окраску и тому подобное. На поверхность тела открываются протоки пахучих желез, которые помогают особям находить друг друга во время размножения. В других насекомых могут быть ядовиты (в мохнатых гусениц), восковые (у пчел), шелковые (у личинок бабочек) и другие железы.

Особенности внутреннего строения и процессов жизнедеятельности

Пищеварительная система состоит из переднего (ротовая полость со слюнными железами, глотка, пищевод, желудок), среднего (средняя кишка с пилорических придатками, без печени) и заднего (задняя кишка с анусом) отделов. Хрущ питается растительной пищей, поэтому в выростах его кишки являются симбиотические микроорганизмы, выделяющие ферменты для переваривания клетчатки. У личинок кишка имеет сравнительно большую длину и пища задерживается в организме на длительное время. Всасывания воды с целью предотвращения ее потери происходит в задней кишке с помощью ректальных желез.

Дыхательная система - трахейному типа. По всему телу разветвляется система трахейных трубочек, которые открываются на брюшке дихальцями- стигмами (на одном сегменте - пара). Перемещается воздух в этой системе благодаря диффузии и движениям брюшка.

Кровеносная система незамкнутая. Сердце трубчатые, расположенный в спинной части брюшка.

Жидкость системы - гемолимфа - бесцветная и не участвует в транспортировке газов, что связано с развитием трахей. Она осуществляет такие функции, как транспорт питательных

Внутреннее строение жука майского: А - усики; Б - навкологлоткове нервное кольцо: В - декабре ганглии; Г - трахеи; Д - сердце; Е - яичник; Ж - мальпигиевы сосуды; С - дыхальце; И - зоб; И - желудок

веществ, перенос продуктов обмена, распределение гормонов, защита с помощью клеток-фагоцитов от микроорганизмов и др. Циркуляция гемолимфы осуществляется сокращениями сердца. При растяжении стенок сердца с помощью мышц гемолимфа через боковые отверстия (Остии) попадает в сердце, а при сокращении клапаны закрывают ости и жидкость поступает в артерии.

Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами и жировой телом. Мальпигиевы сосуды - это выделительные трубочки на границе средней и задней кишки. Количество этих выростов изменяется от 2 до 150. Жировое тело - рыхлая соединительная ткань, которая, помимо прочих функций, поглощает продукты обмена.

Нервная система - узлового цепного типа, для которой характерен хорошо развит "мозг" - надглоточного скопления нейронов. В нем выделяют С отделы - передний, средний и задний. Передний отдел построен сложнее и обеспечивает сложные формы поведения. Брюшной цепочка состоит из пидглоткового узла и, как правило, 10 грудных и брюшных увеличенных ганглиев.

Поведение очень сложная и определяется взаимодействием безусловных и условных рефлексов. Большую роль для насекомых имеют такие врожденные формы поведения как инстинкты.

Эндокринная система осуществляет гуморальную регуляцию с помощью гормонов, которые выделяются надглоточным и подглоточный узлами, придатками мозга и др. Особое значение для насекомых имеют такие биологически активные вещества, как экдизон, которые влияют на линьку, " ювенильный гормон" - тормозит созревание, феромоны влияют на представителей своего вида, половые аттрактанты - привлекают особей противоположного пола во время размножения и др.

Органы чувств - самые разнообразные, что связано с общим высоким уровнем организации и сложным поведением насекомых. В основном это волосы или другие творения с рецептором внутри: органы зрения - глаза сложные фасеточные и простые, органы обоняния - усики, орган вкуса - на ротовых органах и на других частях тела, органы осязания - чувствительные волоски на покровах тела, органы слуха (тимпанальной органы, хордотональни органы ) находятся на брюшке (у кузнечиков - на ногах). В майских жуков, как и в других летающих насекомых, в основе усиков есть специальные Джонстон органы для контроля за скоростью и направлением полета.

Размножения. Майские жуки, как и почти все насекомые, - раздельнополые. Оплодотворение внутреннее. Половой диморфизм жука майского выражается в том, что на усиках самцов семь члеников, а у самок их только шесть; самки имеют яйцеклад для откладывания яиц, расширенные голени конечностей для зарывание их в почву и др.

Развитие у майского жука - косвенный, при котором в жизненном цикле наблюдается куколка. Куколка - стадия развития насекомых с полным превращением, в которой происходит внутренняя перестройка, в результате которой насекомое превращается из личинки во взрослую особь. Преобразование от яйца до стадии взрослого насекомого регулируется гормонами и продолжается в жука несколько лет.

Развитие в большинстве насекомых, как правило, непрямой, но есть прямой:

1) прямой (в первиннобезкрилих насекомых, или щетинкохвосток)

2) косвенный (или развитие с превращением - метаморфозом):

■ с полным превращением: яйцо - личинка - куколка - имаго (в жесткокрылых, перепончатокрылых, чешуекрылых, двукрылых, блох )

■ с неполным превращением: яйцо - личинка - имаго (в прямокрылых, тараканов, клопов ).

Биологическое значение преобразования заключается в том, что: а) личинки и взрослые особи живут в разных условиях и поэтому не конкурируют за место обитания и пищу; б) насекомые имеют большую возможность выжить при неблагоприятных условиях жизни (низкая температура, отсутствие пищи) на той или иной менее уязвимой стадии развития, в целом способствует увеличению численности особей вида.