Общая характеристика класса Insecta. Систематика.

Насекомые – самый молодой из беспозвоночных и самый многочисленный класс животных, составляет высшую группу членистоногих. Для них характерны сложные инстинкты, всеядность, высокая плодовитость, для некоторых – общественный образ жизни. Более высокоразвитые насекомые – крылатые.

Число видов: класс насекомых объединяет более 1 млн. видов.

Происхождение. Многочисленные насекомые появились более 340 млн. лет назад. Почти полное отсутствие конкуренции привело к возникновению большого разнообразия этих животных и позволило им приспособиться к обитанию во всех средах жизни. Путь эволюции многих насекомых тесно связан с цветковыми растениями.

Среды обитания. Филогенез насекомых протекал в условиях наземной среды, наложившей отпечаток на всё строение их тела. Широко распространившись на земле, они приспособились к жизни в самых разнообразных природных условиях. Насекомые живут преимущественно на суше, среди растений, в почве, под камнями, растительными остатками, в норах, пещерах, жилищах людей, в различных отбросах и т.п. Сравнительно небольшое количество видов приспособилось к жизни в пресных водоемах (личинки стрекоз, поденок, некоторые клопы, жуки и др.), несколько видов двукрылых и клопов – в морской воде. Много видов насекомых паразитирует на человеке, животных или живет внутри растений, некоторые являются переносчиками возбудителей болезней животных и человека.

Морфология. Тело взрослых насекомых разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко (рис. 1).

ГОЛОВА, состоящая из шести слившихся сегментов, отчетливо обособлена от груди и соединена с ней подвижно. На голове расположены (рис. 2) пара членистых усиков или сяжков, ротовой аппарат и два фасеточных глаза; у многих имеются также один-три простых глазка.

Два сложных, или фасеточных, глаза расположены по бокам головы, у некоторых видов очень развиты и могут занимать большую часть поверхности головы (например, у некоторых стрекоз, слепней). В состав каждого сложного глаза входят от нескольких сотен до нескольких тысяч фасеток. Большинство насекомых слепы к красному цвету, но видят ультрафиолетовое излучение и привлекаются им. На этой особенности зрения насекомых основано применение световых ловушек, излучающих большую часть энергии в фиолетовой и ультрафиолетовой областях, для сбора и изучения экологических особенностей ночных насекомых (некоторых семейств бабочек, жуков и др.).

Ротовой аппарат (рис. 2) состоит из трех пар конечностей: верхние челюсти, нижние челюсти, нижняя губа (сросшаяся вторая пара нижних челюстей) и верхняя губа, которая не является видоизмененной конечностью, а представляет собой вырост хитина. К ротовому аппарату относится также хитиновое выпячивание дна ротовой полости – язык или гипофаринкс.

В зависимости от способа питания ротовые органы насекомых имеют различное строение. Различают следующие типы ротового аппарата (рис. 3):

Грызущий– этот тип организации является первичным. Именно в данном варианте содержится наиболее полный набор ротовых частей – верхняя губа и три пары ротовых конечностей: мандибулы (верхняя челюсть), максиллы (нижняя челюсть) и лабиум(нижняя губа). Ведущую роль в приеме пищи играют верхние челюсти, которые отгрызают и измельчают субстрат, а остальные ротовые части помогают его проглатывать, продвигая кусочки в пищевод (жуки, тараканы, прямокрылые, саранчовые и личинки чешуекрылых – гусеницы);

ü Сосущий – этот тип ротового аппарата имеется только у представителей Чешуекрылых. Основная его часть называется хоботком, который представляет собой видоизмененную пару нижних челюстей. Верхняя и нижняя губы выглядят в виде пластинок, расположенных выше и ниже хоботка, а верхних челюстей у бабочек нет вообще. В состоянии покоя хоботок свернут под головой, а во время питания он расправляется в длинную трубку, способную проникнуть внутрь венчика цветка. Через эту трубку насекомое засасывает нектар.

ü Лижущий – распространен среди мух. Его основной частью является гипертрофированная нижняя губа. Она видоизменена и при участии редуцированных структур остальных ротовых частей образует хоботок. Во время питания хоботок погружается в жидкую пищу, которая поднимается в пищевод через капиллярные трубочки. Мухи также способны поглощать растворимые питательные субстраты, сначала выделяя на них капельку слюны, а затемвсасывая образующуюся жидкость.

ü Колюще-сосущий – данная модификация ротового аппарата встречается у тли, щитовок, комаров, клопов и других представителей класса насекомых, питающихся соками растенийили кровью животных. В колюще-сосущем аппарате верхняя губа и обе пары челюстей преобразованы в иглу с просветом внутри, а нижняя челюсть видоизменена и окружает эту иглу в виде футляра, образуя еще один вариант хоботка. Чтобы принять пищу, насекомое прижимает хоботок к покровным тканям растения или животного, а затем вводит иглу в его ткани и всасывает соки внутрь пищевода.

ü Грызуще-лижущий – характерен для Перепончатокрылых. Верхняя губа и верхние челюсти пчел и ос по строению практически такие же, как в типичном грызущем аппарате, а максиллы и лабиум преобразовались у них в выдвигающийся желобообразный орган. Питание происходит посредством опускания последнего в нектарники цветков. Через мельчайшие каналы в его толще вниз спускается слюна, а вверх продвигается растворенная пища.

Некоторые виды во взрослом состоянии не питаются.

Строение усиков, или сяжков, насекомых очень разнообразно (рис. 4) – нитевидные, щетинковидные, пильчатые, гребенчатые, булавовидные, пластинчатые и т. д. Усиков одна пара; они несут на себе органы осязания и обоняния и гомологичныантеннулам ракообразных.

Органы чувств на усиках насекомых сообщают им не только о состоянии окружающей среды, они помогают общаться с сородичами, найти подходящее место обитания для себя и потомства, а также пищу. Самки многих насекомых привлекают самцов с помощью запахов. Самцы малого ночного павлиньего глаза могут учуять самку на расстоянии нескольких километров. Муравьи распознают по запаху самок из своего муравейника. Некоторые виды муравьев метят путь от гнезда к источнику питания благодаря пахучим веществам, которые выделяются из специальных желез. С помощью усиков муравьи и термиты чуют запах, оставленный их сородичами. Если оба усика улавливают запах в одинаковой степени, значит, насекомое на правильном пути. Вещества-аттрактанты, которые выделяют готовые к спариванию самки бабочек, обычно разносятся ветром.

ГРУДЬ насекомых (рис. 5) состоит из трех сегментов (переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь), к каждому из которых с брюшной стороны прикрепляется по паре ног, отсюда название класса – шестиногие. Кроме того, у высших насекомых грудь несет на себе две, реже одну пару крыльев.

У летающих насекомых ко второму и третьему или только ко второму сегменту груди прикреплены крылья. Их форма и строение могут быть разными. На крыльях развиты продольные и поперечные жилки, их взаимное расположение и степень развития имеют характерные признаки у различных отрядов и семейств насекомых и используются в систематике. У мух, комаров, слепней и других насекомых отряда двукрылых развита только первая пара крыльев, вторая превратилась в жужжальцакласса – булавовидные придатки, обеспечивающие определенную частоту взмахов крыльев и стабилизирующие равновесие насекомого в полете. Некоторые виды не имеют крыльев. Различают первичнобескрылых (древние насекомые, например, ногохвостки) и вторичнобескрылых, которые утратили крылья в связи с паразитическим образом жизни (вши, блохи).

Число и строение конечностей являются характерными признаками класса. Все насекомые имеют 6 ног,по одной паре на каждом из 3 сегментов груди.

Нога состоит из 5 отделов: тазика (соха), вертлуга (trochanter), бедра (femur), голени (tibia) и членистой лапки (tarsus). В зависимости от образа жизни конечности насекомых могут очень видоизменяться (рис. 6). Большинство насекомых имеют ноги ходильного и бегательного типа. У кузнечиков, саранчи, блох и некоторых других видов третья пара ног – прыгательного типа; у медведок, прокладывающих ходы в почве, первая пара ног – копательные ноги. У водных насекомых, например у жука-плавунца, задние ноги преобразованы в гребные, или плавательные.

БРЮШКО насекомых (рис. 7) состоит из нескольких (чаще 6-10) сегментов; обычно их 10. В нем находится большая часть внутренних органов. На конце брюшка у самок развит яйцеклад, служащий для откладки яиц. У пчел, ос, муравьев яйцеклад превратился в жало, имеющее внутри проток ядовитой железы. У самца на конце брюшка находится копулятивный аппарат.

Пищеварительная система (рис. 8) представлена передней кишкой, начинающейся с ротовой полости и подразделяющейся на глотку и пищевод, задний отдел которого расширяется, образуя зоб и жевательный желудок (не у всех). У потребителей твердой пищи желудок имеет толстые мускулистые стенки и несет изнутри хитиновые зубцы или пластинки, с помощью которых пища измельчается и проталкивается в среднюю кишку.

К передней кишке относятся и слюнные железы (до трех пар). Секрет слюнных желез выполняет пищеварительную функцию, содержит ферменты, смачивает пищу. У кровососущих содержит вещество, препятствующее свертыванию крови. У пчел секрет одной пары желез смешивается в зобе с цветочным нектаром и образует мед. У рабочих пчел слюнные железы, проток которых открывается в глотку (глоточный), выделяет особые белковые вещества ("молочко"), которыми выкармливают личинок, превращающихся в маток. У гусениц бабочек, личинок ручейников и перепончатокрылых слюнные железы преобразованы в шелкоотделительные, или прядильные, вырабатывающие шелковистую нить для изготовления кокона, защитных образований и других целей.

Средняя кишка на границе с передней кишкой покрыта изнутри железистым эпителием (пилорические выросты кишечника), выделяющим пищеварительные ферменты (печень и другие железы у насекомых отсутствуют). В средней кишке происходит всасывание питательных веществ.

Задняя кишка принимает непереваренные остатки пищи. Здесь из них отсасывается вода (это особенно важно для пустынных и полупустынных видов). Заканчивается задняя кишка анальным отверстием, выводящим наружу экскременты.

Органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами (от 2 до 200), которые имеют вид тонких трубочек, впадающих в пищеварительную систему на границе между средней и задней кишками (рис. 8), и жировым телом, которое выполняет функцию "почек накопления".Жировое тело – рыхлая ткань, расположенная между внутренними органами насекомых. Имеет беловатую, желтоватую или зеленоватую окраску. Клетки жирового тела поглощают продукты обмена (соли мочевой кислоты и др.). Далее продукты выделения поступают в кишечник и вместе с экскрементами выводятся наружу. Кроме того, клетки жирового тела накапливают запасные питательные вещества – жиры, белки и углевод гликоген. Эти резервы расходуются на развитие яиц во время зимовки.

Органы дыхания – трахеи. Это сложноветвящаяся система воздухоносных трубок (рис. 9), непосредственно доставляющих кислород ко всем органам и тканям. По бокам брюшка и груди имеется чаще всего 10 пар дыхалец (стигм) – отверстий, через которые воздух попадает в трахеи. От стигм начинаются крупные основные стволы (трахеи), которые разветвляются на более мелкие трубочки. В груди и передней части брюшка трахеи расширены и образуют воздушные мешки.

Трахеи пронизывают все тело насекомых, оплетают ткани и органы, входят внутрь отдельных клеток в виде мельчайших разветвлений – трахеол, через которые осуществляется газообмен. Углекислый газ и водяные пары удаляются наружу через трахейную систему. Таким образом, трахейная система подменяет функции кровеносной системы в снабжении тканей кислородом. Роль кровеносной системы сводится к доставке тканям переваренной пищи и переносу от тканей к выделительным органам продуктов распада.

Кровеносная система (рис. 10) в соответствии с особенностями органов дыхания развита сравнительно слабо, незамкнута, состоит из сердца и короткой неразветвленной аорты, отходящей от сердца к голове. Циркулирующая в кровеносной системе бесцветная жидкость, содержащая белые кровяные тельца, называется в отличие от крови гемолимфой. Она заполняет полость тела и промежутки между органами. Сердце трубковидное, находится на спинной стороне брюшка. В сердце имеется несколько способных пульсировать камер, в каждую из которых открывается пара отверстий, снабженных клапанами.

Через эти отверстия внутрь сердца поступает кровь (гемолимфа). Пульсация камер сердца обусловливается сокращением особых крыловидных мышц. Кровь движется в сердце от заднего конца к переднему, затем поступает в аорту и из нее в полость головы, затем омывает ткани и по щелям между ними изливается в полость тела, в промежутки между органами, откуда через специальные отверстия (остии) попадает в сердце. Кровь насекомых бесцветная, или зеленовато-желтая (редко красная).

Нервная система достигает исключительно высокого уровня развития. Состоит из надглоточного узла, окологлоточных коннективов, подглоточного узла (он образовался в результате слияния трех ганглиев) и брюшной нервной цепочки(рис. 11), которая у примитивных насекомых состоит из трех грудных ганглиев и восьми брюшных. У высших групп насекомых происходит слияние соседних узлов брюшной нервной цепочки путем объединения трех грудных узлов в один крупный узел или брюшных узлов в два-три или один крупный узел (например, у настоящих мух или пластинчатоусых жуков).

Особенно сложно устроен надглоточный ганглий, который часто называют «головным мозгом». Он состоит их трех отделов – переднего, среднего, заднего (рис. 11) – и имеет очень сложное гистологическое строение. Головной мозг иннервирует глаза и усики. В переднем его отделе наиболее важную роль играет такая структура, как грибовидные тела – высший ассоциативный и координирующий центр нервной системы. Поведение насекомых бывает очень сложным, носит четко выраженный рефлекторный характер, что также связано со значительным развитием головного мозга. Подглоточный узел иннервирует ротовые органы и передний отдел кишечника. Грудные ганглии иннервируют органы движения – ноги и крылья.

Насекомым свойственны очень сложные формы поведения, в основе которых лежат инстинкты. Особенно сложные инстинкты характерны для так называемых общественных насекомых – пчел, муравьев, термитов.

Органы чувств достигают исключительно высокого уровня развития, что соответствует высокому уровню общей организации насекомых. Представители этого класса имеют органы осязания, обоняния, зрения, вкуса, равновесия и слуха.

В основе всех органов чувств лежит один и тот же элемент – сенсилла, состоящая из одной клетки или группы чувствительных рецепторных клеток, имеющих два отростка. Центральный отросток идет в центральную нервную систему, а периферический – в наружную часть, представленную различными кутикулярными образованиями. Строение кутикулярного футляра зависит от типа органов чувств.

Органы осязания представлены чувствительными волосками (рис. 12), разбросанными по всему телу. Органы обоняния расположены на усиках и нижнечелюстных щупиках.

Органы зрения играют ведущую роль для ориентации во внешней среде наряду с органами обоняния. Насекомые имеют простые и сложные (фасеточные) глаза (рис. 12). Сложные глаза состоят из огромного числа отдельных призм, или омматидиев, разделенных светонепроницаемым слоем. Такое строение глаз дает "мозаичное" зрение. Высшие насекомые имеют цветное зрение (пчелы, бабочки, муравьи), но оно отличается от зрения человека. Насекомые воспринимают в основном коротковолновую часть спектра: зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи.

Органы размножения находятся в брюшке. Насекомые – раздельнополые животные с внутренним оплодотворением. У них хорошо выражен половой диморфизм. У самок развиты пара трубчатых яичников, яйцеводы, придаточные половые железы, семяприемник и нередко яйцеклад. У самцов имеются пара семенников, семяпроводы, семяизвергательный канал, придаточные половые железы и копулятивный аппарат (рис. 13).

Насекомые размножаются половым путем, большинство из них откладывает яйца, есть и живородящие виды, у них самки рождают живых личинок (часть тлей, оводы, некоторые мухи и др.).

Плодовитость насекомых часто очень высока. Например, некоторые мухи, бабочки и жуки могут откладывать от 50 до 3 000 яиц, матка медоносной пчелы – до 1,5 млн., матка термита – около 30 тыс. яиц каждые сутки на протяжении 10-12 лет. Потомство одной пары мух или бабочек могло бы за одно лето достичь астрономического количества и заполнить всю поверхность земного шара, если бы большинство насекомых не погибало из-за неблагоприятных погодных условий, недостатка корма, от хищников, паразитов и различных болезней.

Жизненный цикл. По типу постэмбрионального развития отличают насекомых с неполным (у высокоорганизованных) и с полным (у высших) метаморфозом(превращением).

У насекомых с НЕПОЛНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ (рис. 14) из яйца выходит молодая особь, близкая по строению к взрослому насекомому, но отличающаяся от него отсутствием крыльев и недоразвитием половых органов – нимфа. Нередко их называют личинками, что не вполне точно. Условия обитания ее сходны с взрослыми формами. После нескольких линек насекомое достигает предельных размеров и превращается во взрослую форму – имаго.

У насекомых с ПОЛНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ (рис. 15) выделяют следующие стадии: яйца → личинки → куколки → имаго. Из яиц выходят личинки, резко отличающиеся по строению (имеют червеобразное тело) и по среде обитания от взрослых форм; так, личинка комаров живет в воде, а имагинальные формыкласса – в воздушной среде. Личинки растут, проходит ряд стадий, отделенных друг от друга линьками. При последней линьке образуется неподвижная стадия – куколка.

Куколки не питаются. В это время происходит метаморфоз, личиночные органы подвергаются распаду, а взамен их развиваются органы имаго. По завершении метаморфоза из куколки выходит половозрелая окрыленная особь – имаго.

Таким образом, в жизненном цикле насекомых из отложенных яиц после определенного периода эмбрионального развития выходят личинки. Дальнейшее развитие личинок у насекомых различных отрядов может происходить с неполным или полным превращением (табл. 1). При развитии с превращением происходит разделение среды обитания и источников пищи между личинками и взрослыми особями.

Значение насекомых в природе.В круговороте веществ в природе большую роль играют жуки-могильщики, навозные, потребители растительных остатков, и в то же время большой ущерб наносят насекомые – вредители сельскохозяйственных растений, садов, запасов продовольствия, кожи, древесины, шерсти, книг.

Ряд хищных и паразитических насекомых человек использует для биологической защиты растений от вредителей. Человек разводит пчел и тутового шелкопряда.

В связи с сокращением природных биогеоценозов и применением пестицидов общее число видов насекомых сокращается, поэтому в Красную книгу России занесено 219 видов.

110.Отряд Anoplura. Систематика, морфология, среда обитания, особенности питания, цикл развития, эпидемиологическое значение, меры борьбы.

ОТРЯД ВШИ (ANOPLURA)

Вши – мелкие бескрылые кровососущие постоянные эктопаразиты млекопитающих и человека. Вши раздельнополы. Половой диморфизм выражен:

самцы меньше самок;

конец брюшка самца округлой формы, у самки – раздвоен.

В отличие от блох каждый вид вшей паразитирует только на определенном хозяине и не переходит на особей другого вида (видоспецифические паразиты).

Географическое распространение: повсеместно.

Численность: более 500 видов, из них 2,относящихся к родам Pediculus и Phthirus,паразитируют на теле человека. Род Pediculus включает один вид Pediculushumanus, состоящий из двух подвидов: головной – Pediculushumanuscapitis и платяной вшей – Pediculushumanushumanus (рис. 43).

§ Головнаявошь (Pediculushumanuscapitis)