|
Насекомые (Insecta)
Класс насекомые включает всех
трахейнодышащих, имеющих три пары
ног, тело которых состоит
из головы,
груди и брюшка. Многие насекомые
способны к
полету - это единственная
группа среди беспозвоночных,
освоившая воздушную среду. На долю
насекомых приходится
около 70%
общего числа видов животных. По
разным источникам
число видов
насекомых колеблется от 600 000 до
1 500 000. До сих пор ежегодно
описывается до
нескольких тысяч их
новых форм. Многие виды насекомых
встречаются в громадном количестве.
Отсюда следует, что их
роль в
природных биоценозах велика, они
имеют большое
практическое
значение. В настоящее время
покрытосеменные
растения и
насекомые - самые процветающие
организмы на
земле.
Сегменты головы у насекомых слиты,
тогда как членики груди и брюшка
бывают более или менее
различимы.
Голова и грудь несут конечности,
брюшко же иногда
сохраняет их
рудименты. По бокам головы
насекомых
расположены два больших
сложных глаза, между которыми могут
находиться несколько мелких глазков;
пара антенн, являющихся
органами
обоняния и осязания. У насекомых
встречается
различное строение
ротового аппарата, образованного
тремя
парами челюстных придатков,
окружающих ротовое отверстие.
Различают грызущий тип ротового
аппарата (тараканы,
прямокрылые,
жуки и др.), лакающий
(перепончатокрылые -
пчелы, шмели),
колющий (комары и др.), сосущий
(чешуекрылые), лижущий (двукрылые -
мухи). В некоторых
случаях может
происходить упрощение или даже
полная редукция
ротового аппарата
(характерно для взрослой стадии
непитающихся форм насекомых -
поденки, оводы и т.п.). Три
сегмента
груди животных несут три пары
двигательных
конечностей
(шестиногие). Конечности всегда
состоят из
одного ряда члеников. От
основания к концу ноги различают
следующие членики:
тазик, или ляжку;
вертлуг;
бедро;
голень (обычно самый длинный
членик);
лапку, состоящую из разного числа
(максимально пять) очень маленьких
члеников.
Последний членик несет два (реже
один) коготка. В связи с разными
функциями у насекомых
различают
прыгательные ноги (кузнечики),
бегательные (чаще
всего встречаются
у насекомых), роющие (у медведки),
плавательные (жук-плавунец).
Полет насекомых осуществляется с
помощью крыльев - производных
складки стенки тела. Крылья
расположены на 5-м и 3-м грудных
сегментах и их в
большинстве случаев
две пары. В крыло, как и во все участки
тела, заходят трахейные стволы и
нервы. Поднятие и опускание
крыльев
производится с помощью мышц
грудных сегментов. У
различных
насекомых передние и задние крылья
могут быть
развиты более или менее
одинаково, хотя и иметь разную форму.
У жуков передние крылья изменяются в
толстые и твердые
надкрылья,
которые почти не участвуют в полете и
в основном
служат для защиты спинной
стороны тела. Настоящими являются
задние крылья. У двукрылых (и
некоторых других) развита лишь
первая пара крыльев, тогда как от
задних остались рудименты
в виде
жужжалец. У клопов
(полужесткокрылых) твердеет лишь
основная половина передней пары
крыльев. Есть и бескрылые
насекомые
- вши, блохи, некоторые мухи; часто
бескрылость
есть следствие
паразитического образа
жизни.
Брюшко насекомых обычно лишено
конечностей. Оно состоит из
сегментов, которых немного (10),
а у
высших их число сокращается до 4-5
(например, у
перепончатокрылых и
двукрылых). На поверхности брюшка
часто
остаются лишь насечки от
редуцированных сегментов (отсюда и
название Insecta - насекомые).
Тело насекомых покрыто трехслойной
кутикулой, гиподермой и базальной
мембраной. Наружный слой
кутикулы,
содержащий липопротеиновые
комплексы, препятствует
испарению
воды из организма. На поверхности
кутикулы имеются
тонкие волоски,
щетинки, чешуйки (волоски могут быть
чувствительными, покровными,
ядовитыми). Кожа насекомых
имеет
разнообразные железы (личиночные
железы, восковые
железы у пчел,
червецов и др.).
Мышечная система насекомых
отличается большой сложностью и
высокой степенью
дифференциации и
специализации. Мышцы имеют
пучковое
строение и способны к
необычайной частоте сокращений -
до
1 000 в секунду.
Пищеварительная система животных
начинается ротовой полостью и
совокупностью ротовых
конечностей.
В ротовую полость открываются
протоки одной или
нескольких пар
слюнных желез. У кровососущих
насекомых (муха
цеце, некоторые виды
комаров и др.) слюна часто содержит
антикоагулянты. Слюнные железы
могут превращаться в
прядильные,
которые выделяют шелковистую нить,
служащую для
изготовления кокона или
для других целей. Далее идет глотка,
переходящая в пищевод. Задний
конец пищевода часто
расширяется в
зоб, особенно развитый у насекомых,
питающихся
жидкой пищей. У
тараканов, некоторых хищных жуков,
прямокрылых и др. за зобом
помещается еще одно расширение
передней кишки - жевательный
желудок, в котором имеются
бугорки,
зубцы и т.п., способствующие
дополнительному
перетиранию пищи.
В средней кишке происходит
переваривание и
всасывание пищи. В
задней кишке всасывается вода, и
почти
сухие кристаллы мочевой
кислоты вместе с непереваренными
остатками пищи выводятся наружу
через анальное
отверстие.
Органами выделения у насекомых
являются мальпигиевы сосуды и
жировое тело. Однако из
жирового
тела продукты обмена не выводятся, а
накапливаются
там; кроме того, в
жировом теле накапливаются
запасные
продукты питания,
необходимые при длительном
голодании.
Видоизмененными
участками жирового тела являются
органы
свечения некоторых
насекомых, например
жуков-светляков.
Нервная система насекомых построена
по типу брюшной нервной цепочки,
однако она достигла
высокого уровня
развития и специализации.
Центральная
нервная система
насекомых состоит из головного мозга,
подглоточного ганглия и
сегментарных ганглиев брюшной
нервной цепочки, расположенных в
туловище; развита система
отходящих
от головного мозга симпатических
нервов,
регулирующих работу
внутренних органов и мышечной
системы.
Почти во всех отделах
нервной системы имеются
нейросекреторные клетки,
регулирующие работу гормональной
системы и эндокринных органов.
Органы чувств многочисленны и
разнообразны. Насекомые способны
воспринимать самые разные
раздражения - механические,
звуковые, химические, зрительные
и
т.д., для чего у них имеются
специализированные рецепторы
(сенсиллы).
Типичные тимпальные (слуховые)
органы имеются у кузнечиков. Они
расположены на голенях
передних ног
и имеют барабанные перепонки для
восприятия
звуков. Многие группы
насекомых - прямокрылые, жуки,
перепончатокрылые, бабочки и другие
- способны издавать и
воспринимать
звуки. Органы слуха очень
разнообразны. Так,
стрекотание
прямокрылых связано с крыльями
(органы слуха
находятся на передних
крыльях); у саранчовых - на бедрах
задних ног; у самцов цикад есть
своеобразный "голосовой
аппарат" на
нижней стороне заднегруди.
Обоняние служит насекомым как для
отыскания пищи, так и для поиска
партнера. Самки часто
выделяют
пахучие вещества - половые
аттрактанты. Достаточно
ничтожно
малого количества (10-18 г) такого
вещества, чтобы
вызвать возбуждение
у самцов шелкопряда. Вкусовые
сенсиллы
располагаются на ротовых
конечностях и лапках насекомых,
причем вкусовое ощущение
сопровождается
осязательным.
Наиболее сложными из органов чувств
насекомых являются органы зрения. У
них, как и у
ракообразных, сложные
фасеточные глаза. Кроме того, у этих
животных есть и простые глазки,
однако эти глазки не
способны
воспринимать изображения предметов.
Животные,
имеющие сложные глаза,
обладают «мозаичным» зрением:
общая
картина складывается из
множества мелких частичных
изображений путем приложения
одного к другому. Представители
высших насекомых способны
воспринимать три основных цвета:
зелено-желтый, синий и
ультрафиолетовый. Смешение этих
цветов дает им все разнообразие
окружающего мира. Они также
способны воспринимать
поляризованный свет. Еще одна
особенность зрения насекомых состоит
в том, что они способны
воспринимать
до 300 вспышек света в секунду.
Поэтому даже
при значительной
скорости полета насекомые видят
окружающие
их предметы достаточно
отчетливо. Насекомые способны
воспринимать температуру, влажность,
давление и
т.п.
Органы дыхания - трахеи - развились из
эктодермы; пронизывают все тело
насекомого и доставляют
кислород
непосредственно к месту его
потребления, т.е. к
тканям и клеткам,
как бы заменяя собой кровеносные
сосуды.
По бокам тела располагается
до 10 пар, иногда меньше,
дыхалец.
Кровеносная система насекомых в связи
с развитием дыхательной системы
развита сравнительно слабо:
имеется
длинное трубчатое сердце, задний
конец которого
замкнут слепо; оно
поделено перегородками на камеры,
каждая
из которых имеет два
отверстия (остии). Передний конец
сердца переходит в головную аорту, а
через отверстие,
которым аорта
заканчивается, гемолимфа поступает в
полость
тела. Гемолимфа бесцветна
или имеет желтоватый оттенок. Однако
у личинок комаров она содержит
гемоглобин, который придает
гемолимфе ярко-красный цвет.
Гемолимфа содержит фагоциты и
специальные кровяные клетки.
Основная функция гемолимфы -
снабжение тканей и органов
питательными веществами,
дыхательная же функция ее невелика.
Насекомые раздельнополы и нередко
обладают половым диморфизмом. Их
половые железы парные. У
некоторых
насекомых совокупление происходит
всего один раз
за несколько лет, и все
это время семя сохраняется живым в
семяприемнике самки (например, у
царицы пчел, жизнь которой
длится 4-5
лет). Часто у самок в области полового
отверстия
развиваются яйцеклады,
служащие для откладки яиц внутрь
какого-либо субстрата (почва, ткани
растений и
др.).
Развитие насекомых подразделяется на
два периода - эмбриональный и
постэмбриональный. Зародыш
развивается внутри яйца, богатого
желтком (эмбриональный
период). Из
яйца выходит молодое животное или
личинка с
полным числом сегментов.
Постэмбриональное развитие у
насекомых отличается разнообразием.
У наиболее примитивных
насекомых
развитие - прямое, т.е. личиночная
стадия и
метаморфоз отсутствуют.
Крылатые насекомые, стоящие более
высоко в эволюционном отношении,
напротив, обладают
метаморфозом.
Неполный метаморфоз характерен для
прямокрылых, тараканов, клопов,
поденок, стрекоз и др. При
неполном
превращении из яйца выходит
личинка, похожая на
взрослый
организм, которая, линяя несколько
раз,
превращается во взрослую особь,
имеющую развитые крылья. При
полном метаморфозе из яйца
развивается личинка, совершенно
непохожая на взрослого животного.
Личиночные признаки
сохраняются в
течение нескольких линек, затем
личинка
переходит в состояние покоя -
превращается в куколку, в которой
происходят важные изменения
организации, подготавливающие к
переходу во взрослое состояние -
имаго. Во время покоя в
куколке
внутренние органы личинки
разрушаются, превращаясь в
кашицеобразную массу, а из нее
начинают формироваться органы
взрослого животного. Все процессы в
куколке протекают под
контролем
гормональной системы. Затем покровы
куколки
лопаются и выходит взрослое
насекомое.
Насекомые размножаются только
половым путем. Количество
производимого одной самкой
потомства
может быть очень велико: саранча
производит в
течение жизни от 500 до
900 яиц, царица пчел - до 1,5 млн,
царица термитов откладывает до
30 000 яиц в день, т.е.
несколько
миллионов в год (живет же она 10
лет).
У насекомых наблюдается и
партеногенез. Так, у общественных
перепончатокрылых
партеногенетические яйца дают
только самцов (трутней), т.е.
из
неоплодотворенных яиц выходят
трутни. У тлей, например,
путем
партеногенеза образуются самки,
причем самка отрождает
живую
личинку (живорождение). У двукрылых
насекомых
партеногенетически
способны размножаться личинки
(педогенез). Последнее поколение
личинок способно закончить
метаморфоз и дать взрослых самцов и
самок. Иногда из одного
яйца может
развиться много (до 100) зародышей -
явление
полиэмбрионии (встречается у
наездников).
Общая продолжительность развития
насекомых, как и отдельных стадий
развития, сильно
варьирует. Одни
проходят весь цикл развития за один
год,
другие за год могут дать несколько
поколений, у третьих цикл
развития
занимает несколько лет (до 17 лет у
одной
американской цикады).
Насекомые имеют разнообразную
окраску:
это может быть
покровительственная окраска,
предупреждающая
окраска (божья
коровка), мимикрия (бабочки) и
др.
Поведение насекомых отличается
большой сложностью и совершенством.
Они заботятся о
потомстве. Однако все
это - инстинктивные процессы.
Наибольшая сложность в
инстинктивном поведении отмечена у
общественных насекомых (термитов,
пчел, ос, шмелей,
муравьев). Появление
сложных поведенческих инстинктов
связано с функциональной и
морфологической дифференциацией
членов сообщества, образовались не
стаи (как у саранчи), а
общественные
семьи. Объединение большого
количества особей в
семью связано со
строительством гнезд, добыванием
пищи,
уходом за потомством и т.п. У
многих общественных насекомых, и в
первую очередь у пчел, муравьев,
термитов, семью составляет
несколько
каст особей. Кроме самцов и самок,
обеспечивающих
продолжение вида, в
состав семьи входят рабочие особи
(выделяют несколько разновидностей,
их больше, чем половых
особей). У
муравьев и термитов, кроме рабочих
пчел, еще есть
и «солдаты»,
защищающие колонию от нападений.
Рабочие особи
и солдаты -
бесплодные самки, не развивающие в
себе яиц.
Кооперирование и
специализация у насекомых возможны
лишь при
наличии известной
согласованности действий всех членов
сообщества, развитии определенных
форм обмена информацией.
Имеется
много сведений о сложном и
многообразном «языке
пчел», которые
способны передавать сведения о
направлении и
примерном расстоянии
до места взятка так называемым
«танцем». О поведении насекомых
много пишет французский
энтомолог
Ж.А. Фабр в книге «Жизнь
насекомых».
Роль и значение насекомых в природе
огромно. Способность размножаться в
огромных количествах
превращает их в
мощный биологический фактор. По
приблизительным подсчетам на нашей
планете обитает минимум
109 млрд
насекомых, т.е. на каждого человека
на земле
приходится около
250 000 000 различных
представителей этого класса. В
природе нет и не может быть
абсолютно вредных или абсолютно
полезных видов.
Главная положительная роль
насекомых - это опыление ими цветков
различных растений (до
30% растений
опыляется насекомыми). Весьма важную
роль
играют насекомые в
почвообразовательных процессах
(особенно
термиты и муравьи). Многие
насекомые входят в состав звеньев
круговорота веществ в природе
(пищевые звенья). Наиболее
существенную роль они играют в
пищевом рационе птиц и
млекопитающих. Однако многие
насекомые, в свою очередь,
питаются
живыми тканями растений, нанося этим
значительный
ущерб урожаю,
выражающийся в огромных
суммах.
Особо опасно периодически
возникающее массовое размножение
саранчовых, тлей, бабочек,
жуков и
т.п. Среди насекомых есть целый ряд
паразитов
человека и животных, а
также переносчиков возбудителей
заразных заболеваний.
Эктопаразитами являются некоторые
двукрылые: комары, мошки, москиты,
блохи, вши, некоторые
клопы.
Эндопаразитами часто становятся
личинки насекомых:
личинки оводов
поселяются в теле домашних животных
(овец,
лошадей, крупного рогатого
скота). В то же время личинки
наездников, паразитирующие в других
насекомых, к тому же
вредных,
справедливо рассматриваются как
полезные формы
насекомых.
Переносчиками различных заболеваний
являются кровососущие насекомые,
нападающие на позвоночных
животных и человека. Они переносят
микроорганизмы,
простейших и др.,
которые для многих диких животных не
столь
патогенны, как для человека:
муха цеце переносит возбудителя
сонной болезни, комары переносят
малярию, вирус японского
энцефалита;
домашняя муха является переносчиком
около 70
видов различных организмов,
многие из которых являются
возбудителями опасных заболеваний
(холеры, дифтерита и
т.п.).
Среди насекомых есть виды, которые
человек считает домашними.
Наибольшую пользу человеку
приносят
пчела и тутовый шелкопряд. Пчелы
являются
поставщиками меда и
ценного технического продукта -
воска.
Тутовый шелкопряд, или
шелковичный червь, завезен в Европу
из Китая в VI в. нашей эры. Тутовый
шелкопряд известен лишь
в
одомашненом состоянии; он, несмотря
на присутствие
крыльев, утратил
способность к полету. Гусеница
шелкопряда
питается листьями
шелковицы, или тутового дерева.
Шелкопряд
культивируется для
получения шелка, выделяемого
прядильными
железами гусеницы. При
окукливании гусеница выпускает нить
длиной до 1 000 м, из которой она
строит вокруг себя
кокон.
Из шпанских мушек получают
лекарственное вещество кантаридин, а
из разных видов
червецов - красящие
краски (из мексиканской кошенили
получают краску кармин; из
чернильных орешков орехотворок -
танин); лак и воск (из некоторых
червецов) и др. Ряд
насекомых
используют для биологической борьбы
с вредителями
и сорняками - это
наездники, осы-охотницы, божьи
коровки и
некоторые другие хищные и
растительноядные жуки и др.
Последние годы широко практикуется
искусственное разведение
таких
насекомых в промышленных условиях и
массовый их выпуск
в местах
размножения вредителей. Об этом
хорошо сказал еще
один известный
французский энтомолог Р. Шовен:
«Насекомые
вредны человеку лишь до
тех пор, пока он не использует их как
помощников и отказывается применять
силу своего ума для
решения задач,
выдвигаемых их
существованием».
Остатки насекомых находят в девоне,
но гораздо больше их обнаружено в
каменноугольном периоде.
Палеозойские находки насекомых
принадлежат к группам с
неполным
метаморфозом. Насекомые с полным
превращением
появляются на границе
палеозоя и мезозоя, а насекомых,
принадлежащих кайнозою, много
находят в янтаре, т.е. в
окаменевшей
смоле ископаемых хвойных
деревьев.
Класс насекомых насчитывает от 30 до
40 отрядов (по разным
классификациям). Отметим лишь
наиболее распространенные и важные
отряды:
Первичнобескрылые
Крылатые, или настоящие насекомые
Насекомые с неполным
превращением
Насекомые с полным
превращением
|
