Мышечная система

Мышечная система насекомых состоит из соматических, или скелетных, мышц и из внутренностных, или висцеральных, мышц. В отличие от позвоночных те и другие относятся к типу поперечно-полосатых мышц. Высокая организация насекомых, совершенство их двигательного и ротового аппаратов, а также сложное и совершенное строение внутренних органов породили сложную и сильно дифференцированную мышечную систему. Показателем этого служит то, что в теле насекомых насчитываются многие сотни мышц, и у гусениц бабочек число их достигает 2 тыс.; однако количество и распределение мышц весьма неодинаково у разных видов насекомых.

Скелетные мышцы обслуживают движение тела, ходильных конечностей, ротовых органов, усиков и других придатков, а у взрослых насекомых - и крыловых органов. Обычно начало мышцы фиксировано на относительно неподвижной части скелета, а вершина - на другой, притом подвижной его части; сокращение мышцы вызывает смещение одного склерита по отношению к другому. Прикрепление мышц к кутикуле обеспечивается особыми тонкими волокнами, отходящими от конца мышцы - тонофибриллами. В целом скелетные мышцы образуют четыре группы - головную, грудную, крыловую и брюшную группы мышц. Все они составляют скелетно-мышечную систему насекомых.

Абсолютная сила скелетных мышц насекомых приближается к абсолютной силе мышц человека, но относительная сила очень велика. Известно, что насекомые могут передвигать груз, во много раз превышающий вес их собственного тела, например в 14-25 раз; с помощью прыжка прыгающие насекомые (саранчовые, цикады, блохи и др.) могут поднять и перенести свое тело на расстояние, в сотни и тысячи раз превышающее длину их тела.

Биохимическая сторона сокращений мышц состоит в следующем. В состав мышц входит сложный белок актомизин, обладающий сократительными свойствами, с одной стороны, и способностью катализировать гидролиз аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) - с другой. АТФ является аккумулятором энергии и ее универсальным источником в жизненных процессах, в том числе и при работе мышц: в ее молекулах содержится запас химической энергии. Дефосфилирование АТФ, т. е. отщепление от нее при гидролизе фосфорной кислоты, сопровождается выделением энергии, которая и используется мышцей для работы. Энергия АТФ затем немедленно восстанавливается за счет фосфорной кислоты, получаемой при разложении аргининфосфорной кислоты; последняя является фосфагеном, т. е. носителем фосфорной кислоты, и представляет собой небелковое азотистое вещество, входящее в мышечную ткань насекомых и других беспозвоночных.

Замечательным свойством мышечной системы высших групп насекомых - пчел и мух - является способность их крыловых мышц сокращаться с невероятной частотой - до 250-300, а у некоторых двукрылых даже до 1000 раз в секунду; такие мышцы получили название быстрых. Столь необычайная интенсивность функций быстрых мышц обеспечивается двумя основными обстоятельствами: большой скоростью химических процессов в мышце и умноженным ответом быстрых мышц на раздражение.

Первое обстоятельство связано с особенностью дыхательной системы насекомых. Как это будет показано ниже, подача газообразного кислорода у насекомых происходит непосредственно к каждой клетке тела; вследствие этого в клетках и тканях возникают интенсивные окислительные и другие биохимические процессы. Накапливающаяся в мышцах при работе молочная кислота быстро убирается окислительным путем, а это обеспечивает интенсивное восстановление необходимого для работы фосфагена, именно аргининфосфорной кислоты. Сущность же умноженного ответа быстрых мышц на раздражение заключается в том, что эти мышцы отвечают несколькими сокращениями на один нервный стимул; при этом у пчел показатель умножения равен 2-3, а у мух даже 6-7. Но у насекомых с невысокой частотой крылового ритма, например 10-50 в секунду (стрекозы, саранчовые, бабочки и пр.), умноженного ответа нет.