"Тема 10. Тип Членистоногі. Клас Комахи"

10.1. Особливості будови та життєдіяльності

10.2. Розмноження та розвиток

10.3. Різноманітність

10.4. Екологія та поведінка

Ключові слова: Екзоскелет, ходильні кінцівки, трахеї, мальпігієві судини, жирове тіло, розвиток з повним і неповним перетворенням, лялечка, імаго

Головне в темі: Комахи - типово наземні еволюційно прогресуючі членистоногі тварини, пристосовані до життя в наземно-повітряному середовищі, з розвитком трьох пар ходильних кінцівок і двох пар крил, трахейною системою дихання, високим рівнем організації і спеціалізації.

Література:

1. Брэм А.Э. Жизнь животных: в 3-х т.- М.: Терра, 1992.

2. Хадорн Э., Венер Р. Общая зоология: Пер.с нем. – М.: Мир, 1989.

3. Акимушкин И.И. Мир животных: насекомые. – М.: Мысль, 1993.

4. Акимушкин И.И. Причуды природы. – М.: Мысль, 1981.

5. Старикович С.Ф. Самые обычные животные (про собак, ворон и божьих коровок). (Библиотека журнала «Химия ижизнь»). – М.: Наука, 1988.

6. Заянчковский И.В. Животные, приметы и предрассудки. – М.: Знание, 1991.

7. Я познаю мир. Удивительные животные: Энциклопедия для детей. Под ред. О.С. Бартенева. – Изд-во АСТ, 1999.

8. Клаудсли-Томпсон Дж. Миграции животных: Пер. с англ. – М.: Мир, 1982.

9. Фабр Ж. Инстинкт и нравы насекомых. – М.

10. Фройде М. Животные строят. – М.: Мир, 1986.

11. Тинберген Н. Поведение животных. Пер. с англ. О.Орлова и Е. Панова. – М.: Мир, 1987.

10.1. Особливості будови та життєдіяльності

Комахи - самий численний клас в усьому тваринному світі. Ці організми прекрасно пристосовані до життя в наземно-повітряному середовищі. Як і для павукоподібних, для комах характерна трахейна дихальна система. Це єдина група безхребетних тварин, що набула здатності до активного польоту. Їхнє тіло чітке підрозділяється на три відділи: голову, груди і черевце, утворені в результаті злиття сегментів. Як і в представників інших груп членистоногих, сегменти тіла комах несуть членисті кінцівки.

Мал. 3.10.27. Зовнішня будова комах

1 – голова, 2 – нижньощелепний щупик, 3 – вусик, 4 – око, 5 – передньогруди, 6 – середньо груди,

7 – задньогруди, 8 – надкрила, 9 – крила, 10 – черевце, 11 – лапка, 12 – гомілка, 13 - стегно

 

На голові в комах розташовуються вусики, що мають різну форму. Вони можуть бути нитковидні, булавоподібні, пильчасті, гребінчасті, пір'ясті або пластинчасті. Крім вусиків, голова несе ротові органи (які також є видозміненими кінцівками), сукупність яких утворює ротовий апарат. В залежності від біологічних особливостей і характеру живлення розрізняють такі типи ротових апаратів:

Мал. 3.10.28. Ротовий апарат жука

1 – верхня губа, 2 – верхня щелепа, 3 – нижньощелепний щупик,

4 – нижня щелепа, 5 – нижня губа, 6 – лопаті нижньої губи

Тип ротового апарата залежить від способу життя і характеру живлення, наприклад у метеликів, що харчуються переважно рідким нектаром, розвивається сисний хоботок, у комарів, що проколюють шкіру тварин і людину і висмоктують кров - колючо-сисний; у бджіл, що злизують нектар і мед, а також розминають віск і пилок рослин - гризучо-лижучий і т.п.

Груди комах несуть три пари ходильних кінцівок (ніг), що мають членисту будову і складаються з п'яти відділів: тазика, вертлуга, стегна, гомілки і лапки. Розрізняють кілька типів ніг у залежності від біологічних особливостей, характеру і ступеня спеціалізації комах:

На грудях комах розташовуються зазвичай дві пари крил (у двокрилих тільки одна - друга пара скорочена). Крила – це складки зовнішнього хітинового покриву (кутикули). В жуків передня пара крил стовщена й утворює надкрила. На черевці також містяться здебільшого сильно видозмінені кінцівки, як, наприклад, придатки на кінці черевця (церки в тарганів, вуховерток) і яйцеклад у самок (у жалких ос, бджіл і ін. перетинчастокрилих яйцеклад перетворений у жало).

Мал. 3.10.29. Внутрішня будова комах

1 – надглотковий нервовій вузол, 2 – резервуар слинної залозі, 3 – слинна залоза, 4 – зоб, 5 – шлунок,

6 – середня кишка, 7 – задня кишка, 8 – сім’яник, 9 – черевний нервовій ланцюжок, 10 – серце, 11 – трахейна система

Травна система представлена: ротовим отвором, ротовим апаратом, глоткою, що всмоктує подрібнену їжу, стравоходом, що може розширюватися й утворювати зоб, де відбувається часткове перетравлення їжі, мускулистим шлунком, середньою кишкою і задньою кишкою, що відкривається анальним отвором.

Кровоносна система незамкнена, найбільш спрощена в порівнянні з іншими групами; не розвинені артеріальна і венозна системи. Є тільки спинна судина, яка складається з трубчастого серця з клапанами, що зумовлюють одно направлений рух крові, й аорти. Дихальна система представлена трубчастими трахеями, що пронизують усе тіло комахи. За допомогою трахей органи і тканини забезпечуються атмосферним киснем. З цієї причини в комах відзначається значна редукція кровоносної системи. Трахеї відкриваються з боків черевця порами - дихальцями. Нагнітання повітря в трахеї здійснюється при скороченні і розслабленні мускулатури черевця.

Органами виділення є мальпігієви судини, що відкриваються в просвіт між середньою і задньою кишкою (в них накопичуються кристали сечової кислоти), а також нижнєгубні залози (видозмінені метанефрідії) і жирове тіло (пасивний орган виділення, який лише накопичую шкідливі жиророзчинні речовини, в т.ч. інсектициди; виконує, крім того, функцію запасання поживних речовин).

Нервова система представлена головним мозком і черевним нервовим ланцюжком, при цьому три вузли нервового ланцюжка розташовуються в груди, а вісім - у черевці. Головний мозок представлений надглотковим ганглієм, з'єднаним конективами з подглотковими. Органи зору можуть бути представлені простими і складними (фасеточними) очима. Крім того, розвинені органи дотику, нюху, смаку та рівноваги (в польоті та у водних форм). Рецептори органів дотику і нюху розташовуються на вусиках, на поверхні тіла. Рецептори органів смаку розташовуються на щупиках нижньої губи і нижній щелепі.

10.2. Розмноження та розвиток

Статева система представлена парними статевими залозами (сім’яниками та яєчниками), від яких відходять сім'япроводи і яйцепроводи, що відповідно впадають у спеціальний канал і піхву, що відкриваються статевими отворами. Комахи - в переважній більшості роздільностатеві тварини (в деяких розвинений статевий диморфізм) із внутрішнім заплідненням. Розвиток може відбуватися з повним і неповним перетворенням.

Мал. 3.10.30. Розвиток комах з повним перетворенням

1 – кладка яєць, 2-5 – личинки різного віку, 6 – лялечка, 7 – доросла комаха

У першому випадку самки відкладають яйця, з яких виходять личинки, як правило, не схожі на дорослих особин (імаго) і ведуть зовсім інший спосіб життя (наприклад, личинки-гусениці і дорослі метелики, личинки й імаго жуків, мух і т.п.). Для того, щоб личинка перетворилася в імаго, має відбутися метаморфоз - складна анатомо-морфологічна перебудова, що супроводжується переходом до стадії лялечки. Це життєвий цикл із повним перетворенням. Для нього характерні наступні стадії:

Яйце – личинка – лялечка - імаго (доросла особина).

Розвиток з повним перетворенням характерний для твердокрилих (жуків), лускокрилих (метеликів), двокрилих (комарів і мух), бліх, перетинчастокрилих.

Мал. 3.10.31. Розвиток комах з неповним перетворенням

1 – ворочок, 2-5 – личинки різного віку, 6 – доросла комаха

У випадку розвитку з неповним перетворенням, з яйця виходить молода особина, що зовні і за способом життя мало чим відрізняється від імаго:

Яйце - молода особина - імаго.

Розвиток з неповним перетворенням характерний для тарганів, богомолів, вошей, напівтвердокрилих (клопів), прямокрилих.

10.3. Різноманітність

Клас комах поділяється на 22 ряди. Ми назвемо представників лише деяких з них:

1) Бабки (імаго – активні хижаки з гризучим ротовим апаратом, які ловлять здобич у польоті, з розвиненим зором; личинка – німфа – живе у воді та є також активним хижаком; бабка-коромисло, плоска бабка, коромисло, дозорець й ін.);

2) Таргани (поширені теплолюбні та вологолюбні всеїдні комахи, частина видів – синантропи; прусак (рудий тарган), чорний тарган, мадагаскарський шиплячий тарган-громфадоріна й ін.);

3) Богомоли (нечисленний ряд активних хижаків із своєрідним виглядом і хапальним передніми кінцівками; богомол звичайний, тропічні листоподібні богомоли й ін.);

4) Прямокрилі (комахи з видовженим тілом, довгими вузькими крилами й задніми стрибальними ногами; сарана, коники, кобилки, цвіркуни, вовчок та ін.);

5) Воші (дуже дрібні, паразитичні комахи, які живляться кров’ю ссавців, часто є переносниками збудників небезпечних хвороб; воша головна, воша одежна);

6) Твердокрилі, або Жуки (найчисленніший ряд комах – майже половина різноманіття, гризучий ротовий апарат, передня пара крил перетворилася на тверді надкрила; жужелиці, наприклад, кавказька жужелиця, плавунці, довгоносики, листоїди, вусані та ін.);

7) Перетинчастокрилі (найбільш високоорганізовані, одиночні чи гуртосімейні комахи з гризучо-лижучим ротовим апаратом, двома парами перетинчастих крил, розвиненими органами чуття та складною поведінкою; бджоли, джмелі, оси, шершні, мурашки й ін.);

Мал. 3.10.32. Бджола

1 – робоча бджола, 2 – матка. 3 – трутень, 4 – стільники з розплодом

8) Блохи (дуже дрібні кровосисні паразитичні комахи, що живуть у волосяному або пір’яному покриві тварин-хазяїв, які внаслідок паразитизму втратили крила; блоха людська, блоха щуряча, блоха собача й ін.);

9) Двокрилі (комахи, у яких друга пара крил редукувалася та перетворилася на дзижчальця, поділяються на дві групи – комарів з довгими перистими вусиками, струнким тілом, довгими ногами та колючо-сисним ротовим апаратом і своєрідним життєвим циклом з рухливою лялечкою – звичайний комар, малярійний комар анофеліс, та мух, комах з короткими вусиками, товстим черевцем, великими очами та крилами, з лижучим ротовим апаратом – хатня муха, плодова мушка дрозофіла, ґедзі, сліпні);

10) Лускокрилі, або Метелики (комахи з чотирма великими крилами, вкритими мікроскопічними лусочками, циклом розвитку з повним перетворенням і типовою личинкою, гусінню, що суттєво відрізняється від імаго, специфічним сисним ротовим апаратом – хоботком; нічне павине око, перламутрівка, реп’яхівка, адмірал, білянка, ведмедиця, бражники і т.п.).

10.4. Екологія та поведінка

Ці організми прекрасно пристосовані до життя в наземно-повітряному середовищі. Деякі представники вторинно перейшли до життя у водному середовищі, при цьому велика частина видів населяє водойми тільки на стадії личинки (наприклад, комарі, бабки, поденки і т.п.). Це єдина група безхребетних тварин, що набула здатності до активного польоту. Серед комах можна зустріти рослиноїдні форми, хижаків, мертвоїдів (некрофагів), паразитів. Особливо тісні відносини склалися з квітковими рослинами, тому що ці тварини є основними запильниками і розповсюджувачами плодів і насіння для багатьох квіткових. Ці дві групи організмів протягом тривалого часу зазнавали сполучених еволюційних змін - коеволюціонували. Комахи - це єдина група безхребетних, для представників якої властива складна соціальна організація суспільних груп з поділом функцій між особинами (наприклад, родини бджіл, ос, джмелів, колонії термітів, мурашок), а також складна будівельна активність. Розвиток нервової системи та органів чуття зумовлює складну поведінку (як статеву, так і пов’язану з колективними діями, турботою про потомство та ін.). Але в поведінці переважають уроджені, інстинктивні елементи, які набувають інколи дуже складних форм; здатність до навчання (за виключенням перетинчастокрилих) відносно низіка. Втім, висока швидкість розмноження та значна еволюційна пластичність дозволяють комахам швидко пристосовуватися до змін у навколишньому середовищі.