Строение насекомых
Представления о насекомых связаны в первую очередь с Открыточелюстными, или Настоящими насекомыми, такими как стрекозы, жуки, бабочки, пчелы, комары и мухи. Остановимся подробнее на основных характерных чертах их организации.
Покровы насекомого, играющие роль наружного скелета, состоят из достаточно сложно устроенной трехслойной кутикулы, которой придает упругость хитин, высокомолекулярный азотсодержащий полисахарид, связанный с белками. Твердые покровы защищают насекомое от механических воздействий и от высыхания.
На поверхности покровов имеются разнообразные волоски и щетинки. Это так называемые сенсиллы — покрывающие поверхность тела рецепторы, связанные с нервными клетками. Больше всего рецепторов, воспринимающих различные стимулы, на антеннах, ротовых частях, лапках и хвостовых придатках — церках. На поверхности тела открываются также протоки различных желез (восковых, пахучих, ядовитых и др.).
Сама по себе кутикула достаточно прозрачна. В то же время в окраске крыльев и тела насекомых присутствует фактически весь спектр цветов и их оттенков, существующих в природе. Окраска насекомого часто определяется различными пигментами; их цвета весьма разнообразны и нередко довольно ярки. Такая окраска, свойственная большинству насекомых, всегда матовая, не блестящая. Она носит название пигментной.
Существует еще структурная, или оптическая окраска. Все металлическиблестящие окраски насекомых возникают в результате расщепления световых лучей в кутикуле — их интерференции или (что бывает куда реже) в результате дифракции на мельчайших кутикулярных структурах. Неповторимые узоры многих насекомых (особенно бабочек) обычно связаны с сочетанием этих двух типов окраски.
Мир насекомых отличается поистине бесконечным разнообразием, и представители даже достаточно близких видов могут быть совершенно не похожи друг на друга. Однако все взрослые особи имеют голову, грудь и брюшко.
По такому делению тела на три отдела насекомое всегда можно отличить от других членистоногих. У пауков, например, голова и грудь слиты, и тело состоит из двух отделов: головогруди и брюшка; при этом у пауков восемь ног, тогда как у насекомых их всегда шесть. Головная капсула у насекомых достаточно твердая. Она защищает мозг, дает опору мощным мышцам ротового аппарата и несет важные органы чувств.
У некоторых насекомых голова соединена с грудью малоподвижным сочленением, но у многих других она подвижна и позволяет насекомому рассматривать окружающие его объекты в различных ракурсах, поворачивать голову при питании. Голова состоит из нескольких сегментов, которые настолько слились, что между ними не осталось никаких видимых границ. На голове находятся пара сложных, или фасеточных глаз, состоящих из многих повторяющихся зрительных элементов (фасеток), одна пара усиков, или антенн, и ротовой аппарат.
У многих видов на верхней стороне головы имеются также простые, или дорсальные одиночные глазки, их бывает не более трех. Они реагируют на освещенность, влияя на активность насекомого.
Антенны — парные членистые, обычно весьма подвижные придатки разнообразной формы, снабженные многочисленными сенсиллами — гигрои терморецепторами, рецепторами осязания, обоняния, вкуса, слуха и, возможно, таких чувств, аналогов которым у человека нет.
Ротовой аппарат насекомых образован видоизмененными конечностями головных сегментов. Исходно у насекомых грызущий тип ротового аппарата, как, например, у кузнечиков. Он приспособлен для откусывания и дробления твердой пищи.
У ряда видов хорошо развиты мощные верхние челюсти (жвалы, или мандибулы), которые иногда могут представлять угрозу и для человека. В то же время у многих насекомых ротовой аппарат кардинально преобразован, причем в разных группах этот процесс проходил независимо.
Например, сосущий хоботок бабочки и хоботок пчелы устроены по-разному и состоят из разных частей. Многообразие ротовых аппаратов и способов питания в значительной мере определилоуспех насекомых в освоении среды обитания.
Вслед за головой следует грудной отдел, состоящий из трех сегментов: передне-, среднеи заднегруди. Каждый сегмент несет пару членистых ног. Функции ног насекомых весьма разнообразны. Прежде всего, конечно, ноги — это орган передвижения, который служит насекомым для ходьбы, бега, прыгания и плавания.
Помимо этого насекомые ногами схватывают добычу (например, некоторые клопы и богомолы), переносят цветочную пыльцу (шмели и пчелы), пробуют пищу (например, некоторые мухи), чистят себя во время туалета. С многообразием функций связано и разнообразие форм ног. Однако общий план строения, как правило, сохраняется.
Нога состоит из сочлененного с грудью тазика, затем идут вертлуг, бедро, голень и 1-5-члениковая лапка, последний членик которой несет обычно 2 коготка. Под коготками у многих насекомых имеются присоски, которые помогают насекомому удерживаться на гладкой поверхности либо перемещаться вниз спиной, например, по потолку.
Здесь стоит, пожалуй, обратить внимание на нередко возникающую терминологическую путаницу, когда всю ногу насекомых называют лапкой, по аналогии с лапами зверей. На среднеи заднегруди находятся крылья (исходно две пары). Полагают, что крылья насекомых произошли не из видоизмененных конечностей, но образовались из боковых выростов груди.
Только скрыточелюстные насекомые, а также щетинохвостки и чешуйницы из настоящих насекомых крыльев никогда не имели. У всех бескрылых насекомых из других отрядов крылья утрачены вторично. Вторичная бескрылость как приспособление к определенным условиям жизни встречается практически во всех отрядах, за исключением стрекоз и поденок.
Третий и последний отдел тела — сегментированное брюшко. У примитивных форм в состав брюшка входят не менее 11 сегментов, но у большинства насекомых оно равно 9-10, а у некоторых сокращается до 4-6.
В брюшке располагаются различные внутренние органы и жировое тело. Развитых ходильных ног на брюшке взрослого насекомого не бывает. На конце брюшка находятся наружные половые придатки: у самцов — копулятивный аппарат, у самок многих видов — яйцеклад. К числу придатков брюшка относятся также церки. Как правило, церки — это членистые образования, расположенные на конце брюшка.
Они могут быть длинными, нитевидными, как у поденок, короткими клешневидными, как у уховерток, или палочковидными, как у тараканов. Половые аппараты насекомых устроены сложно, обычно включают в себя различные плотные склеротизованные структуры и подходят у самца и самки друг к другу, образно говоря, как ключ к замку.
Строение полового аппарата является важным диагностическим признаком. Нередко очень похожие виды удается различить только по препаратам гениталий, причем в некоторых случаях лучше различаются самцы, а в некоторых — самки. По-видимому, процесс видообразования у насекомых часто начинался с появления различий в строении полового аппарата. Органы чувств насекомых весьма совершенны.
Чувствительной единицей является уже упомянутая выше сенсилла. В процессе эволюции сенсиллы преобразовывались и объединялись в различные структуры. Насекомые обладают тактильной чувствительностью (воспринимают прикосновения и вибрацию), слухом, вкусом, обонянием, зрением, воспринимают тепло, влажность, электрические и магнитные поля.
Выше уже упоминались антенны, несущие разнообразные органы чувств. Специализированные органы слуха есть не у всех насекомых. Интересно, что в разных группах эти органы устроены по-разному. У кузнечиков и сверчков органы слуха (так называемые тимпанальные органы) находятся в передних ногах, у саранчовых, некоторых бабочек, цикад, клопов — в груди или первом сегменте брюшка.
Встречаются и примитивные органы слуха, расположенные на крыльях. Чаще всего развитие слуха связано со способностью издавать звуки; песни кузнечиков, саранчовых, цикад и многих других насекомых играют важнейшую роль в их жизни.
Например, великолепная песня сверчка — это не что иное как призывный сигнал самца, на звуки которого к нему приходит самка. Всего же существует более 10 типов различных сигналов, в основном связанных со встречей полов и агрессией. Не все звуки, издаваемые насекомыми, доступны человеческому уху.
Звуковой коммуникацией животных занимается отдельная отрасль биологии — биоакустика. Основной орган зрения — фасеточные глаза. Принцип работы этих глаз скорее сходен со сканером, но не с фотоаппаратом, как у позвоночных, головоногих моллюсков и некоторых пауков.
Чем важнее в жизни насекомого зрение, тем больше фасеток в глазу (тем больше разрешение «сканера»). У стрекоз — воздушных охотников и признанных мастеров полета — в глазу может насчитываться до 28 тысяч фасеток, образованных 210 тысячами клеток. Насекомые раздельнополы, оплодотворение внутреннее.
Последнее важно как приспособление к обитанию на суше. Самец или непосредственно вводит сперму в половые пути самки, или прикрепляет к ее половому отверстию сперматофор — резервуар со спермой. Нередки и случаи партеногенеза, в частности, у тлей или некоторых двукрылых.
Разные формы партеногенетического развития дают нам перепончатокрылые. Наиболее распространен вариант, при котором из неоплодотворенных яиц выходят только самцы. Это так называемая арренотокия. У некоторых пилильщиков и рогохвостов развита облигатная (обязательная) телитокия, когда из неоплодотворенных яиц выходят только самки.
И, наконец, третья форма партеногенеза — дейтеротокия — встречается у некоторых пилильщиков. В этом случае из неоплодотворенных яиц выходят и самки, и самцы приблизительно в равном соотношении.
Кроме того, у перепончатокрылых известен пример циклического партеногенеза: у некоторых орехотворок (Cynipoidea) наблюдается чередование обоеполого поколения с поколением партеногенетических самок.
Важнейшей особенностью биологии развития насекомых является метаморфоз — череда превращений, в результате которых появляется крылатое насекомое. Вот бабочка отложила яйцо, из нее вышел прожорливый червячокгусеница, который со временем превратился в куколку, а из нее появилась крылатая бабочка. Гусеница чудесным образом трансформировалась.
Под покровами куколки большинство личиночных органов растворилось, став источником веществ для образования новых органов и тканей. Важно отметить, что все клетки организма, начиная с яйца, генетически идентичны. По каким законам из исходно одинаковых клеток формируются совершенно непохожие создания, сменяющие друг друга, до сих пор остается одной из величайших тайн природы.
Источники. Насекомые европейской части России: Атлас с обзором биологии / В. М. Карцев, Г. В. Фарафонова, А. К. Ахатов, Н. В. Беляева, А. А. Бенедиктов, М. В. Березин, О. Г. Волков, Н. А. Гура, Ю. В. Лопатина, Л. И. Лютикова, А. С. Просвиров, Г. И. Рязанова, Е. Ю. Ткачёва, П. В. Альбрехт. — М.: Фитон XXI, 2013.
AOF | 06.12.2020 09:01:42