Особенности строения и жизнедеятельности насекомых: внешнее и внутреннее строение

Особенности строения и жизнедеятельности насекомых

Специфика внешнего строения насекомых

Для внешнего строения насекомых характерно разнообразие размеров — это могут быть как довольно маленькие живые существа размером 1-2 мм, так и довольно крупные — 330 мм (палочник). Что касается объемов, то самым крупным является жук-усач: длина его тела составляет 160 мм, а ширина — 60 мм.

Тело насекомого состоит из 3 отделов:

1. Голова представляет собой комплекс из акрона и 4 сегментов, является слитной. На голове находятся антенны, мандибулы, максиллы, непарная нижняя губа, простые глазки и фасеточные глаза. Три пары челюстей образуют ротовой аппарат, в который также входит верхняя губа или лабрум. У некоторых видов в составе ротового аппарата имеется гипофаринкс — непарный вырост глотки. Ротовой аппарат может быть разным: грызущим (у тараканов и прямокрылых), сосущим (бабочки), грызуще-лижущим (пчелы, шмели), колюще-сосущим (комары), лижущим (мухи). Также может встречаться редуцированный ротовой аппарат — у имаго поденок. Есть два типа антенн: коленчатые и кольчатые.
2. В грудь входят переднегрудной, среднегрудной и заднегрудной сегменты. Ее полностью заполняют мускулатура и сухожилия: это связано с тем, что она является центром локомации. На каждом сегменте есть пара торакальных ног. Средний и задний грудные сегменты располагают крыльями. Грудная нога включает в себя членики, такие как вертлуг, тазик, бедро, голень, лапка. Из всех конечностей, имеющихся у членистоногих, нога — наиболее совершенный орган движения. Начальным типом ног является бегательные и ходильные, от которых и происходит переход к специализированным типам ног: плавательным, хватательным, копательным и др. Чаще всего присутствует две пары крыльев. Крыло формируется при помощи двух слоев кожи, покрытых кутикулой. За жилками крыльев закреплена функция опорной конструкции. Примитивные виды не имеют крыльев (чешуйницы). Для передней пары крыльев характерно видоизменение в надкрылья.
3. Обычно брюшко состоит из 10 сегментов и тельсон: в нем располагается большая часть внутренних органов. В некоторых случаях сегменты могут сливаться, а также нести придатки, среди которых — грифельки, гоноподии, церки, яйцеклад.

Хитиновая кутикула, гиподерма и базальный матрикс представляют наружные покровы. Кутикула является трехслойной. Разные слои принимают участие в образовании крючков, бугорков, шипов, щетинок, волосков и чешуй.

Особенности внутреннего строения насекомых

Пищеварительная система включает 3 отдела:

1. Переднюю кишку выстилает кутикула. В эту кишку входят: глотка, пищевод, зоб и желудок. Также в передний отдел включают слюнные железы, которые вырабатывают пищеварительные ферменты, паутинные либо шелкоотделительные железы. В этом отделе осуществляется механическая обработка и частичное переваривание пищи;
2. Средний отдел кишки служит для переваривания и всасывания пищи. У средней кишки есть способность к образованию слепых выростов: под ними понимают пилорические придатки, которые выполняют роль пищеварительных желез и обеспечивают всасывание пищи. Средняя кишка является местом выработки перитрофической мембраны — особого типа пленки, которая обволакивает пищу.
3. Задняя кишка в некоторых случаях делится на тонкую, толстую и прямую. В заднем отделе располагаются ректальные железы, благоприятствующие более полному всасыванию влаги.

Выделительную систему представляют мальпигиевые сосуды: они впадают в кишку на границе среднего и заднего отделов. Основной продукт выделения — кристаллы мочевой кислоты. Для обитающих в воде или влажных местах насекомых характерно большое количество мальпигиевых сосудов — их количество доходит до 150. Они отвечают за функцию осморегуляци. Проживающие в аридных условиях виды характеризуются всего 1-2 парами мальпигиевых сосудов. Они срастаются с прямой кишкой и позволяют влаге сохраняться в организме. Клетки жирового тела и перикардиальные клетки (почки накопления) отвечают за выделительную функцию. Накопление продуктов обмена может происходить в покровной кутикуле. В процессе линьки они удаляются из организма вместе с экзувием.

Для жирового тела характерны некоторые функции:

• накопление питательных веществ (гликогена, жиров, белков, а также влаги. Все это обеспечивает рост насекомого и метаморфоз;
• накопление продуктов обмена. К примеру, солей мочевой кислоты и др;
• часть жирового тела способна к трансформации в орган свечения (как у жуков-светляков).

Для насекомых характерна незамкнутая кровеносная система. Гемолимфа циркулирует по полостям тела и омывает внутренние органы. Ее движение служит основой работы сердца. Сердце выглядит как трубка, которая находится на спинной стороне тела. Сердце разделено на камеры, максимальное количество которых достигает 8. Движение гемолимфы вперед осуществляется за счет сокращения сердца от задней камеры к передней. Кровь изливается в полость тела из аорты.

За счет циркуляции гемолимфы осуществляется:

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

Дыхательная система представлена трахейной системой. Трахеи представляют собой впячивания покровов, открывающихся наружу стигмами (дыхальцами). Внутри трахей при помощи интимы образуются тенидии, специальные утолщения, которые не позволяют трахеям спадаться. От концевых ветвей трахей берут начало трахеолы — у них есть способность проникать вглубь клеток. Количество дыхалец может достигать 10. Трахеи могут принимать участие в образовании воздушных мешков, которые улучшают вентиляцию в трахеях и уменьшают удельный вес тела насекомого.

Трахейная система может быть открытой (если в ней есть дыхальца) и закрытой (если дыхалец нет). Для некоторых видов насекомых характерно осуществление газообмена через кожу.

Нервная система включает головной мозг — крупного церебрального ганглия и подглоточного ганглия. Между собой они соединяются при помощи коннектив.

В головном мозгу есть 3 отдела:

1. Протоцеребрум. Он представляет собой существенно развитый передний отдел, который вытянут по бокам в зрительные доли. Он иннервирует глаза и глазки, акрон. Для этого отдела характерно наличие хорошо развитых грибовидных тел.
2. Дейтоцеребрум, который иннервирует антенны.
3. Тритоцеребрум, отвечающий за иннервацию верхней губы.

Насекомые, отличающиеся более сложным поведением, имеют более развитый головной мозг. Брюшная нервная цепочка отвечает за иннервацию груди и брюшка. Свойственна олигомеризация ганглиев брюшной нервной цепочки. Система симпатических нервов иннервирует внутренние органы.

Эндокринные железы представляют:

• нейросекреторные клетки мозга;
• прилежащие кардиальные тела;
• переднегрудные железы.

Для насекомых характерно наличие хорошо развитых разнообразных органов чувств. Среди них:

• механорецепторы (органы осязания — усики, органы слуха и сейсмического чувства — сколпофоры);
• хеморецепторы, под которыми понимают органы вкуса и обоняния;
• термо- и гигрорецепторы, которые находятся на щупиках и усиках;
• фоторецепторы, представенные органами зрения. Это простые глазки или фасеточные глаза.

Половая система и размножение характеризуется тем, что насекомые являются раздельнополыми животными с чаще всего выраженным половым диморфизмом. Половая система самцов включает парные семенники и семяпроводы, семяизвергательный канал, придаточные железы, эдеагуса (органа совокупления). Половая система самок состоит из парных яичников, яйцевода, влагалища. Некоторые виды имеют семяприемник и яйцеклад.

Насекомые отличаются сложным развитием, которое может протекать прямо, с полным либо неполным метаморфозом.

Можно выделить 3 основных варианта постэмбрионального развития:

1. Прямое развитие или аметоболия. Оно встречается среди первичнокрылых отряда щетинохвостых, двухвосток.
2. Развитие с постепенным метаморфозом. Гемиметоболия, характерная для многих крылатых насекомых.
3. Полное превращение. Голометаболия — встречается среди перепончатокрылых, двукрылых и др.