Строение и процессы жизнедеятельности насекомых

Внешнее строение насекомых

Размеры насекомых разнообразны и варьируют от 1-2 мм до 15-30 см. Самые маленькие насекомые – перистокрылки (0,25 мм) и хальциды (0,2 мм), самое большое насекомое – палочник (до 330 мм). По объему самым большим насекомым является жук-усач с длиной тела 160 мм и шириной 60 мм.

В теле выделяют три отдела:

1. Голова состоит из акрона и 4 сегментов, слитная. На голове размещены антенны, мандибулы, максиллы, непарная нижняя губа, простые глазки и фасеточные глаза. Ротовой аппарат образован тремя парами челюстей, в его состав входит верхняя губа (лабрум). Некоторые виды в составе ротового аппарата имеют гипофаринкс (непарный вырост глотки). Ротовой аппарат может быть различным: грызущий (прямокрылые, тараканы), сосущий (бабочки), грызуще-лижущий (пчелы, шмели), колюще-сосущий (комары), лижущий (мухи). Ротовой аппаратможет быть редуцирован (имаго поденок). Антенны могут быть коленчатого или кольчатого типа.
2. Грудь состоит из переднегрудного, среднегрудного и заднегрудноого сегментов. Грудь пости полностью заполнена мускулытурой и сухожилиями, так как является центром локомоции. На каждом сегменте расположена пара торакальных ног. На среднем и заднем грудных сегментах находятся крылья. Грудная нога состоит из члеников: тазик, вертлуг. бедро, голень, лапка. Среди всех конечностей членистоногих ноги представляют собой самый совершенный орган движения. Исходный тип ног – ходильные и бегательные. От них осуществляется переход к специализированным типам ног: хватательным, копательным, плавательным и др. Крыльев обычно две пары. Крыло сформировано двумя слоями кожи, покрытых кутикулой. Жилки крыльев выполняют роль опорной конструкции. У примитивных видов крылья отсутствуют (чешуйницы). Передняя пара крыльев может видоизменяться в надкрылья.
3. Брюшко обычно включает 10 сегментов и тельсон. В брюшке расположена большая часть внутренних органов. Иногда сегменты могут сливаться или нести придатки: грифельки, церки, гоноподии, яйцеклад.

Наружные покровы представлены хитиновой кутикулой, гиподермой и базальным матриксом. Кутикула трехслойная, разные слои участвуют в образовании крючков, шипов, бугорков, щетинок, волосков, чешуй.

Внутреннее строение насекомых

Пищеварительная система состоит из трех отделов:

1. Передняя кишка выстлана кутикулой, у большинства видов состоит из глотки, пищевода, зоба, желудка. К переднему отделу присоединяются слюнные железы, вырабатывающие пищеварительные ферменты, паутинные или шелкоотделительные железы. В этом отделе происходит механическая обработка и частичное переваривание пищи.
2. В среднем отделе кишки осуществляется переваривание пищи и ее всасывание. Средняя кишка способна образовывать слепые выросты – пилорические придатки, выполняющие роль пищеварительных желез и обеспечивающие всасывание пищи. В средней кишке вырабатывается перитррофическая мембрана – особая пленка, обволакивающая пищу.
3. Иногда в задней кишке выделяют тонкую, толстую, прямую кишку. В заднем отделе находятся ректальные железы, способствующие более полному всасыванию влаги.

Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, впадающими в кишку на границе среднего и заднего отделов. Основным продуктом выделения являются кристаллы мочевой кислоты. Насекомые, обитающие во влажных местах или в воде имеют много мальпигиевых сосудов (до 150), выполняющих дополнительную функцию осморегуляции. Виды, проживающие в аридных условиях, имеют 1-2 пары мальпигиевых сосудов, сросшихся с прямой кишкой и обеспечивающих сохранение влаги в организме. Выделительную функцию выплняют клетки жирового тела и перикардиальные клетки, так называемые почки накопления. Продукты обмена могут накапливаться в покровной кутикуле и даляться вместе с экзувием в процессе линьки.

Функции жирового тела:

• накопление питательных веществ (белков, жиров, гликогена) и влаги, обеспечивающих рост насекомого и метаморфоз;
• накопление продуктов обмена (соли мочевой кислоты и др.);
• часть жирового тела может трансформироваться в орган свечения (жуки-светляки).

Кровеносная система у насекомых незамкнутая. По полостям тела, омывая внутренние органы, циркулирует гемолимфа. Ее движение обеспечивает работа сердца. Сердце имеет вид трубки, расположеной на спинной стороне тела. Оно разделено на камеры (максимальное количество 8). Сокращение сердца от задней камеры к передней способствует движению гемолимфы вперед. Из аорты кровь изливается в полость тела.

Циркуляции гемолимфы способствуют:

• работа сердца;
• сокращение перикардиальной и периневральной диафрагм;
• некоторые дополнительные пульсаторы.

В состав гемолимфы входят: плазма и гемоциты (лейкоциты, фагоциты, амебоциты).

Дыхательная система представлена трахейной системой. Трахеи – впячивания покровов, открываются наружу стигмами – дыхальцами. Изнутри трахей интима образует тенидии – специальные утолщения, не дающие трахеям спадаться. От концевых ветвей трахей отходят трахеолы, способные проникать внутрь клеток. Максимальное число дыхалец – 10. Трахеи могут участвовать в образовании воздушных мешков, улучшающих вентиляцию в трахеях и уменьшающих удельный вес тела насекомого.

Если в трахейной системе присутствуют дыхальца, то она открытая, если нет – закрытая. У некоторых видов насекомых газообмен осуществляется через кожу.

Нервная система состоит из головного мозга – крупного церебрального ганглия и подглоточного ганглия, соединенными между собой коннективами.

Головной мозг включает три отдела:

1. Протоцеребрум, наиболее сильно развитый передний отдел, вытянут по бокам в зрительные доли, иннервирует глаза и глазки, акрон. В этом отделе хорошо развиты грибовидные тела.
2. Дейтоцеребрум иннервирует антенны.
3. Тритоцеребрум иннервирует верхнюю губу.

Головной мозг развит тем сильнее, чем сложнее поведение у насекомых. Иннервация груди и брюшка осуществляется брюшной нервной цепочкой. Характерна олигомеризация ганглиев брюшной нервной цепочки. Внутренние органы иннервируются системой симпатических нервов.

Эндокринные железы представлены:

• нейросекреторными клетками мозга;
• прилежащими, кардиальными телами;
• переднегрудными железами.

Высоко развиты разнообразные органы чувств, подразделяющиеся на:

1. Механорецепторы (органы осязания – усики, органы слуха и сейсмического чувства – сколпофоры).
2. Хеморецепторы – органы вкуса и обоняния.
3. Термо- и гигрорецепторы расположены на щупиках и усиках.
4. Фоторецепторы представлены органами зрения: простыми глазками или фасеточными глазами.

Половая система и размножение. Насекомые – раздельнополые животные с выраженным у многих видов половым диморфизмом. Половая система самцов состоит из парных семенников и семяпроводов, семяизвергательного канала, придаточных желез, эдеагуса – совокупительного органа. У самок половая система включает парные яичники, яйцевод, влагалище, у некоторых видов – семяприемник, яйцеклад.

Развитие у насекомых сложное, может протекать прямо, с полным или неполным метаморфозом.

Существует три главных типа постэмбрионального развития:

1. Прямое развитие – аметаболия (первичнокрылые отряда щетинкохвостых, двухвостки).
2. Развитие с постепенным метаморфозом – гемиметаболия (многие крылатые насекомые).
3. Полное превращение – голометаболия (перепончатокрылые, двукрылые и др.).