Общие сведения о внешнем строении насекомых

В школьном учебнике сведения о внешнем строении майского жука достаточно подробны, и если в распоряжении учителя имеется раздаточный материал, все эти данные могут служить основой не только для устного объяснения, но также и для проведения лабораторной работы. Поэтому дополнительные материалы для учителей нацелены на наиболее важные общие вопросы.

Внешний вид и отделы тела. Внешне насекомые чрезвычайно разнообразны - достаточно вспомнить, например, внешний облик всем известных жуков, бабочек, мух и стрекоз. Учащиеся по собственному опыту хорошо отличают насекомых от других классов членистоногих. Не менее хорошо по внешнему виду различаются представители разных отрядов насекомых (рис. 1). Это связано прежде всего с тем, что насекомые, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни, имеют крылья и хорошо летают. Важно, однако, подчеркнуть, что имеются более фундаментальные признаки, отличающие класс насекомых: развитие трех пар ног и подразделение тела на 3 отдела - голову, грудь и брюшко (рис. 2). Крылья развиты не у всех насекомых, а у их личинок они всегда, недоразвиты или отсутствуют.

Тело насекомых разделено на сегменты, границы между которыми имеют вид насечек. От слова "насекать" и возникло название "насекомые".

Важно обратить внимание в первую очередь на две особенности насекомых. Так же как ракообразные и паукообразные, они имеют твердые покровы (так называемый наружный скелет), которые состоят из особого вещества - хитина; по сравнению с паукообразными у большинства насекомых покровы более твердые, а иногда образуют крепкий панцирь.

Уплотненные наружные покровы не только защищают внутренние органы насекомых от повреждений, они также препятствуют испарению воды из организма, т. е. предохраняют насекомых от высыхания. На поверхности тела насекомых имеется тончайший слой из воскоподобных веществ, почти не пропускающих влагу. Именно поэтому даже самые мелкие насекомые не погибают при большой жаре и им не страшны палящие лучи солнца. Позвоночные животные в таких условиях уже через несколько часов теряют много влаги, испытывают жажду и должны периодически пить. Интересно отметить, что насекомые пьют мало, а некоторые совсем не пьют, так как им достаточно той влаги, которую они получают с сочной растительной пищей.

Если сравнить прочность наружного (у насекомых) и внутреннего (у позвоночных) скелета, то окажется, что, например, нога насекомого (панцирь снаружи, мускулатура внутри) выдерживает значительно большую нагрузку на изгиб, чем нога позвоночного животного (мускулатура снаружи, кость внутри), естественно, если произвести перерасчет на единицу массы. Считается, что прочность тела насекомого втрое превышает прочность тела позвоночного животного.

Конструкция скелета и слабая проницаемость покровов насекомых позволяют этим членистоногим успешно существовать при весьма мелких размерах (некоторые насекомые имеют длину менее 1 мм), однако ставят ограничения к возрастанию массы тела (крупные жуки, такие, как жук-геркулес - наиболее тяжелое насекомое, достигают длины, как правило, не более 10 - 11 см). Позвоночные животные с внутренним скелетом, наоборот, не смогли бы существовать при таких мелких размерах, как насекомые, тем более что из-за большой проницаемости их кожи для испарения эти животные, будь они размером с насекомое, погибли бы от быстрого высыхания.

Мелкие размеры насекомых способствовали их приспособлению к обитанию в самых разнообразных условиях, а следовательно, к возникновению в процессе эволюции все новых групп и видов. Поэтому насекомых очень много. Соответствующие подсчеты позволили установить, что на нашей планете существует более 2 000 000 видов насекомых, на долю которых приходится 70% от общего числа видов животных (из каждых 10 видов животных 7 - это насекомые!). Если же приблизительно подсчитать численность насекомых и сравнить ее с населением Земли, то окажется, что насекомых в 250 000 000 раз больше, чем людей.

Рис. 1. Внешний вид представителей основных отрядов насекомых: 1 - отряд поденки; 2 - отряд стрекозы; 3 - отряд таракановые; 4 - отряд богомоловые; 5 - отряд прямокрылые; 6 - отряд кожистокрылые; 7 - отряд вши; 8 - отряд равнокрылые; 9 - отряд клопы; 10 - отряд жуки; 11 - отряд скорпионовы мухи; 12 - отряд ручейники; 13 - отряд бабочки; 14 - отряд перепончатокрылые; 15 - отряд блохи; 16 - отряд двукрылые

Рис. 2. Расчлененный самец жука-оленя: 1 - нижняя губа с щупиками; 2 - нижние челюсти с щупиками; 3 - верхние челюсти (жвалы); 4 - верхняя губа; 5 - усики; 6 - голова; 7 - переднегрудь; 8 - передние ноги; 9 - среднегрудь; 10 - надкрылья; 11 - средние ноги; 12 - заднегрудь; 13 - крылья; 14 - тазик задних ног; 15 - вертлуг; 16 - бедро; 17 - голень; 18 - членистая лапка с коготком; 19 - брюшко

Вторая важнейшая особенность насекомых - это наличие у них трех пар ног. При том способе ходьбы и бега, которые выработались у насекомых, дальнейшее уменьшение числа ног невозможно. Дело в том, что при ходьбе в каждый отдельный момент тело насекомого опирается на 3 ноги: переднюю и заднюю с одной стороны и среднюю - с другой. Этим достигается устойчивое положение тела при опоре на 3 точки. В этот момент 3 другие ноги передвигаются вперед в новое положение и затем, опираясь уже на них, насекомое делает свой "шаг". У активно ползающих насекомых все 3 пары ног хорошо развиты. Поэтому летающие формы, например стрекозы, имеют прицепные ноги, которыми они пользуются только для закрепления на растении во время отдыха. Некоторые насекомые, особенно часто их скрытнообитающие личинки, ног не имеют. У личинок, живущих открыто на растениях, например у гусениц бабочек, на брюшке возникают дополнительные органы прикрепления, так называемые "ложные" ноги.

Три отдела тела - голова, грудь и брюшко - у большинства насекомых четко выражены. Разделение тела на 3 отдела хорошо выражено у насекомых прежде всего потому, что эти отделы несут разные жизненные функции.

Голова. Голова насекомых обычно округлая, но иногда имеет совершенно причудливую форму: вытянута в длинный хоботок, как у жуков-слоников, снабжена рогом, как у жуков-носорогов, имеет сильно развитые жвалы, как у самцов жука-оленя, и т. д. На голове насекомых расположены органы чувств и органы захватывания пищи.

Органы чувств - это прежде всего органы зрения, обоняния и осязания. Два глаза насекомых расположены по боковым сторонам головы. Они имеют особое строение, так как состоят из множества мельчайших, одинаковых по строению фасеток (рис. 3), каждая из которых подобна, например, оптической (подзорной) трубе. Одна такая фасетка может дать лишь изображение того небольшого участка внешней среды, куда она в данный момент направлена (как и подзорная труба). Однако все многочисленные фасетки сложного (фасеточного) глаза насекомого плотно примыкают друг к другу и образуют такую систему оптических труб, что в результате получается мозаичное изображение всех окружающих предметов, находящихся в поле зрения насекомого. У некоторых насекомых, например у дневных бабочек, стрекоз, мух и др., глаза занимают большую часть поверхности головы. Такие насекомые одновременно видят предметы, расположенные перед ними, а также сбоку, сверху, снизу и частично сзади. У стрекоз в сложном глазу насчитывается до 28 000 фасеток. У насекомых, живущих в темноте, глаза не развиваются, что характерно, например, для обитателей глубоких пещер.

Основными органами обоняния и осязания у насекомых служат усики (рис. 4), которые расположены впереди глаз или между ними. Наиболее просто устроены так называемые нитевидные усики, состоящие из длинных и тонких цилиндрических члеников. Если каждый из таких цилиндрических члеников имеет более или менее длинный боковой отросток, то усики становятся гребневидными - внешне они напоминают гребень. Если на каждом членике по 2 отростка и направлены они в разные стороны, то возникают перистые усики. У майского жука эти отростки расположены на конце усиков и имеют форму пластин; такие усики получили название пластинчатых.

Рис. 3. Фасеточный глаз насекомого в разрезе

Рис. 4. Основные типы усиков: 1- нитевидный; 2 - булавовидный; 3 - пильчатый; 4 - гребенчатый; 5 - перистый; 6 - пластинчатый

На поверхности усиков, особенно на их отростках, пластинах и других специальных образованиях, расположено огромное количество микроскопических органов чувств. Это в основном органы обоняния, которые позволяют насекомому улавливать тончайшие запахи на больших расстояниях.

Органы обоняния самцов чаще всего служат для разыскивания неоплодотворенных самок, которые выделяют в воздух мельчайшие количества специфических пахучих веществ (феромонов), остро воспринимаемых самцами только данного вида насекомых. У насекомых органы обоняния самцов обеспечивают встречу полов.

Органы обоняния самок приспособлены в большинстве случаев для разыскивания той среды обитания, в которой развиваются личинки. Самки жуков-навозников, например, со значительных расстояний улавливают запах свежего навоза. Самки насекомых, способных развиваться на каком-либо одном виде растения, могут по запаху отличить это растение от тысяч других. Первые жуки-короеды, поселившиеся на усыхающем дереве, благоприятном для развития потомства, выделяют в воздух ничтожные количества специфических веществ, запах которых другие самки этого вида улавливают на расстоянии до 1 км, и, руководствуясь им, слетаются на это еще не заселенное короедами дерево. Но как только к дереву слетается необходимое число самок короеда, они выделяют в воздух другие вещества, сигнализирующие опоздавшим самкам, что дерево уже занято. Такими сложными путями насекомые, используя запахи, регулируют свою жизнедеятельность.

Ротовые органы насекомых получили свои названия по аналогии с ротовыми органами позвоночных животных, хотя в их строении нет ничего общего.

У насекомых с грызущим ротовым аппаратом (рис. 5) имеются парные верхние и нижние челюсти. Верхние челюсти (жвалы) представляют собой толстые крепкие пластины, направленные друг к другу острыми краями, которые приводятся в движение сильной мускулатурой. Жвалы способны двигаться только в горизонтальной плоскости и как щипцы острыми краями отделяют кусочки пищи, поступающие в ротовую полость. Дно ротовой полости образует непарная пластинка - нижняя губа. Кусочек пищи во рту обрабатывается нижними челюстями, расположенными между жвалами и наружными краями нижней губы. Сверху ротовая полость обычно прикрывается широкой пластинкой - верхней губой. На нижней губе и нижних челюстях имеются выросты, состоящие обычно из 2-3 члеников. Это щупики, являющиеся основными органами вкуса.

У насекомых, питающихся жидкой пищей - соками растений (нектаром) или кровью животных, ротовые органы преобразованы в тонкий и длинный хоботок с каналом внутри, по которому всасывается пища. Некоторые насекомые не питаются, их ротовые органы не развиты. Личинки высших мух не имеют головы и питаются, выделяя пищеварительные соки непосредственно в скопление пищи и всасывая уже полупереваренную жидкую кашицу.

Грудь. Грудной отдел насекомых состоит из трех сегментов (терминологически принято, что тело насекомых подразделяется на сегменты, а придатки - ноги, усики, щупики - на членики). Здесь сосредоточены органы движения: снизу к каждому сегменту (передне-, средне- и заднегруди) прикрепляется по паре ног, сверху к двум последним сегментам (средне- и заднегруди) - по паре крыльев.

Ноги насекомых в большинстве случаев более или менее одинаковы и служат для передвижения по поверхности или для лазанья по растениям. Они состоят из двух небольших члеников в основании, называемых тазиком и вертлугом, двух длинных члеников - бедра и голени и заканчиваются лапкой, которая в свою очередь состоит из нескольких члеников. Основные модификации ног сводятся в основном к четырем вариантам: передние ноги могут быть копательными или хватательными, задние - прыгательными или плавательными (рис. 6).

В сельской местности одними из самых обычных насекомых являются медведки, живущие в подземных ходах. Передние ноги этих насекомых превратились в совершенное орудие копания и внешне напоминают передние копательные лапы крота. Хорошим примером хватательных ног являются передние ноги богомолов, бедра и голени которых покрыты рядами шипов; они способны хватать жертву, смыкаясь, подобно ножницам. Удлиненные прыгательные задние ноги кузнечиков, сверчков и саранчи с утолщенными бедрами позволяют этим насекомым быстро ускользать от врагов. У водных жуков задние ноги плавательные, покрытые рядами волосков. Жуки-плавунцы гребут этими ногами одновременно как веслами.

Рис. 5. Расчлененные ротовые органы черного таракана: 1 - верхняя губа; 2 - верхние челюсти (жвалы); 3 - нижние челюсти; 4 - нижнечелюстной щупик; 5 - нижняя губа; 6 - нижнегубной щупик

Рис. 6. Типы ног насекомых: 1 - бегательные; 2 - прыгательные; 3 - плавательные; 4 - копательные; 5 - хватательные

Лапки ног заканчиваются коготками, которыми насекомые цепляются за неровности при ходьбе и беге. Коготки позволяют насекомым подниматься по вертикальной поверхности и даже передвигаться по нижней стороне листьев, по потолку комнат и т. п. У некоторых насекомых между коготками имеются присоски, используемые ими при передвижении по гладкой поверхности, например по стеклу.

Крылья насекомых - совершенные органы полета. Среди беспозвоночных животных только насекомые обладают крыльями, которые дали им большое преимущество в конкуренции с другими организмами.

Крылья функционируют только у взрослых насекомых. При помощи полета они распространяются на значительные расстояния, в короткие сроки находят особь противоположного пола или благоприятные условия для развития потомства. Скорость полета особенно велика у летающих насекомых: у бабочек-бражников - 15 м/с, а расстояния, на которые способны перелетать эти бабочки, измеряются сотнями километров.

Крылья полностью утрачены только паразитическими группами (вши, пухоеды, блохи). Среди непаразитических насекомых есть виды, у которых по разным причинам крылья могут недоразвиваться, но это исключение из общего правила. Интересен пример, когда на небольших океанических островах, подверженных сильным ветрам, живут в основном нелетающие насекомые, так как полет для них неблагоприятен - ветер может унести летящее насекомое в море.

В случае исчезновения одной пары крыльев способность к полету может не только сохраняться, но и совершенствоваться. Мухи, например, имеют только одну (среднегрудную) пару крыльев, однако прекрасно летают.

Жуки летают при помощи только одной (заднегрудной) пары крыльев. Их передние (среднегрудные) крылья превратились в жесткие утолщенные надкрылья, служащие для защиты брюшка и перепончатых задних крыльев, которые в спокойном состоянии прячутся под надкрыльями. Поэтому научное название отряда жуков - "жесткокрылые". Когда жук летит, тяговая сила создается в результате вибрации задних крыльев, передние крылья обычно отводятся в стороны и приобретают функцию несущих плоскостей (по аналогии с крыльями самолета).

Характерная особенность крыльев - наличие укрепляющего их каркаса из нитевидных утолщений - жилок, образующих на крыле сеть. Очень много продольных и поперечных жилок на крыле у стрекоз. Значительно меньше жилок на крыльях двукрылых и перепончатокрылых.

Тот сложный рисунок, который образуют жилки крыла, строго постоянен для вида, и многие близкие группы и виды насекомых специалисты различают по особенностям жилкования крыльев.

По характеру складывания крыльев в покое выделяют 2 группы насекомых. Наиболее древние из существующих насекомых - стрекозы и поденки (древнекрылые) - в покое держат крылья направленными в стороны. Это несовершенный способ складывания крыльев. Такие насекомые не способны укрываться в различные убежища, так как им будут мешать расставленные крылья.

В процессе исторического развития насекомых возникли и пышно расцвели группы, для которых характерна способность складывать крылья вдоль тела (новокрылые). Эта особенность сделала их тело компактным и дала возможность проникать в различные новые убежища, использовавшиеся как жизненное пространство. Из древних групп такими крыльями обладают тараканы.

Из двух пар крыльев насекомых в полете обычно участвует только одна. Даже если для полета внешне пригодны обе пары крыльев, задняя пара специальным сцепочным аппаратом (крючками и т. п.) прикрепляется к заднему краю передней пары и оба крыла действуют как единое целое. Однако основная нагрузка при полете падает на передние крылья, поэтому они всегда заметно крупнее и сильнее задних.

Число колебаний крыла во время полета у некоторых насекомых огромно. Так, крыло комара колеблется с частотой 500 - 600 взмахов, а есть двукрылые, у которых крыло совершает до 1000 колебаний в 1 с.

Брюшко. Брюшко насекомых обычно мягкое, состоит из 8 - 11 сегментов. Оно служит в основном для размещения внутренних органов, главным образом пищеварительной системы и органов размножения, и запасных питательных веществ в виде жирового тела. У насекомых, откладывающих большое число яиц и имеющих по этой причине сильно развитые органы размножения, брюшко самки может очень сильно увеличиваться.

Брюшко прикрепляется к грудному отделу либо неподвижно, как у жуков, либо, наоборот, при помощи тонкого стебелька, как у многих перепончатокрылых, например у муравьев, ос и др., для жизнедеятельности которых сохранение высокой подвижности брюшка имеет важнейшее значение.

На конце брюшка находится заднепроходное отверстие и нередко имеются различные осязательные придатки в виде хвостовых нитей. У самок может быть развит длинный яйцеклад, иногда превращающийся в жало. Некоторые насекомые, например уховертки, имеют на конце брюшка клешневидные придатки.

vk2.at - как отправлять фото на кракен с айфона