Строение ног насекомых

Основными придатками груди, имеющимися у всех насекомых, являются ноги.

Типичная грудная нога состоит из шести частей: тазика, вертлуга, бедра, голени, лапки. Тазик - этот отдел ноги, сочлененный с телом. Лапка взрослого насекомого обыч­но бывает разделена на 2…5 члеников.

В типичном случае насекомые имеют простые ноги, пред­назначенные для бега или ходьбы. Вместе с тем, у многих на­секомых ноги претерпели самые разнообразные модификации, позволяющие выполнять и другие функции. К числу таких мо­дификаций можно отнести ноги прыгательного типа с сильно увеличенным бедром, как у саранчовых; хватательные ноги, вооруженные острыми смыкающимися шипами и зубьями, как у хищного богомола; плавательные ноги с длинными щетин­ками или волосками и уплощенными частями, как у плавунца; копательные ноги с мощными зазубренными скребущими эле­ментами, как например, у медведки, собирательные для сбора пыльцы, присасывательные – у мух (хождение по стеклу) (рисунок 11).

2.3.2 Строение крыльев

Объяснение к заданию

Крылья насекомых - уникальные образования, равных которым нет ни в одной из прочих групп живых существ. У та­ких животных, как птицы или летучие мыши, крылья пред­ставляют собой сильно видоизмененные передние конечности. У насекомых дело обстоит иначе. Их крылья — выросты стен­ки тела вдоль бокового края дорсального склерита, или спин­ки. В отличие от большинства других придатков тела насеко­мых крылья лишены собственной внутренней мускулатуры. Крылья, дающие возможность летать, стали одним из важней­ших факторов процветания группы насекомых в целом. Ни од­на другая группа беспозвоночных никогда не имела подобных органов.

Ныне живущие крылатые насекомые, в типичном случае имеют 2 пары крыльев, по одной паре на средне- и заднегруди. На переднегруди могут быть боковые листовидные вырос­ты, однако подвижно сочлененные крылья всегда отсутствуют.

Строение. План строения крыла насекомого очень прост. Это складкообразное продолжение стенки тела, име­ющей верхний и нижний мембранные слои и комплекс прида­ющих жесткость опорных элементов, называемых жилками и идущих более или менее вдоль крыла. Продольные жилки свя­заны рядами поперечных жилок. Узор из продольных и попе­речных жилок называется жилкованием. Между спинкой гру­ди и крылом располагается узкая и гибкая мембранозная по­лоска, с которой связано несколько мелких склеритов. Вари­анты жилкования крыльев насекомых, имеющего важное зна­чение при классификации отрядов, семейств и родов, поистине неисчислимы. Все эти разнообразные типы жилкования, оче­видно, возникли от общего предкового типа.

По степени твердости хитина крылья могут быть одно­родными и различными. В первом случае обе пары имеют оди­наковую консистенцию. При этом перепонка крыла может быть голой, прозрачной - у пчел, шмелей, стрекоз, или пок­рытой мельчайшими колбообразными чешуйками - у бабо­чек, или волосками - у ручейников.

Если же крылья первой пары отличаются от второй пары, то передние бывают твердыми, сильно хитинизированными, без ясно различимых жилок, роговые (у жуков) или пергаментовидные (у кузнечиков), или полужесткие, у которых ос­новная половина крыла жесткокожистая, а вершинная часть - перепончатая (у клопов). Задние крылья во всех случаях остаются мягкими, перепончатыми.

У двукрылых насекомых (мух) задняя пара крыльев ре­дуцирована, вместо них на заднегруди размещены жужжальца в виде столбиков с булавообразной головкой. Это видоизмененные задние крылья, функции которых до конца не выяснены (рисунок 12).

Каждая главная продольная жилка имеет свое название; они перечислены ниже в том порядке, в каком они располага­ются в направлении от переднего к заднему краю крыла. Для некоторых жилок характерно определенное типичное ветвление. Для жилок указаны их общепринятые сокращенные обозначения (рисунок 13).

Костальная жилка (коста) как правило, образующая утолщенный передний край крыла, не ветвится и отходит от плечевой пластинки.

Субкостальная жилка идет сразу за косталь­ной, всегда лежит на дне желоба между костальной и ради­альной жилками. Она также обычно не ветвится и отходит от плечевой пластинки.

Радиальная жилка - следующая главная жилка. В типичном случае она толстая и связана у основания с медиальной пластинкой. Как правило, не делится на ветви.

Секторальная жилка отходит от медиальной пластинки и в типичном случае дихотомически разделяется на 4 ветви. Первое ветвление дает жилки, называемые соот­ветственно передней и задней ветвями сектора.

Медиальная жилка также отходит от меди­альной пластинки и дихотомически разделяется на переднюю и заднюю ветви, каждая из которых в свою очередь, делится обычно еще на две части.

Кубитальная жилка обычно двуветвистая. Почти во всех случаях это - сильно выступающая жилка, проходящая вдоль гребня складки.

Анальные жилки представляют собой пучок жилок, имеющих общее основание, которое непосредственно связано с третьим аксиллярным склеритом.

Югальные жилки предназначены для складывания крыла веером и укладывания его на спину.

Тип жилкования играет решающую роль при складывании крыла. Если жилкование сетчатое (стрекозы), то крыло в покое не складывается. Если поперечных жилок мало, то крыло может складываться веерообразно, при появлении югальной области крыло получило возможность для укладывания вдоль тела. У части насекомых, имеющих перепончатые крылья с малым количеством поперечных жилок и прерывающимися продольными, крылья могут складываться веером и в поперечном направлении раз или два (некоторые жуки).

Задание

1.Ознакомиться с особенностями строения крыльев у на­секомых, предложенных в наборе.

2.Уяснить признаки, характеризующие типы крыльев у мух, бабочек, стрекоз, пчел, жуков, клопов, кузнечиков. Ука­зать для каждого насекомого: количество крыльев, тип жил­кования, особенности строения первой и второй пары.

3.Зарисовать схему строения крылового треугольника, отыскать углы и стороны треугольника на крыловых пластин­ках различных насекомых. Зарисовать схему первичного жил­кования крыла насекомых.

Материалы и оборудование: коллекционные насекомые с расправленными крыльями - мухи, бабочки, стрекоза, пчела или шмель, майский жук, клоп щавеле­вый, кузнечик зеленый. Лупы 10^х, бинокулярный микроскоп, препаровальные иглы.

2. 4 Строение брюшка и его придатков

Объяснение к заданию

Брюшко - самый задний отдел тела насекомого. Оно характеризуется довольно простым строением, если срав­нивать его с грудным отделом, а у взрослых насекомых лише­но ходильных ног. В примитивном состоянии оно состоит из 12 сегментов, но это встречается только у протур и у зародышей некоторых насекомых. Обычно же брюшко состоит из 10 или 11 сегментов.

На заднем конце брюшка могут быть придатки: яй­цеклад, перки, грифальки, хвостовые нити и др.

Брюшко состоит из схожих по своему строению сегментов. На боках груди и брюшка располагаются дыхальца или стиг­мы, являющиеся наружными окончаниями внутренних дыха­тельных трубок-трахей.

Строение сегмента. Типичный сегмент взрос­лого насекомого состоит из 1) тергита, или спинной пластины, 2) стернита, или брюшной пластины, 3) боковых мембранных участков, связывающих тергит со стернитом, и 4) дыха­лец, расположенных по одному на каждой стороне, обычно на боковой мембране.

Основные типы брюшка: сидячее, висячее (с перетяжкой на 2..3 сегменте), стебельчатое (2 или 3-й членики в виде трубки) (рисунок 15).

Придатки. Все придатки брюшка делятся на 2 группы: придатки, не связанные с размножением, и при­датки, несущие репродуктивные функции (спаривание и откладывание яиц). У большинства взрослых насеко­мых придатки, не связанные с размножением, на брюшных сег­ментах отсутствуют. К придаткам, связанным с размножением, относятся в ос­новном придатки восьмого и девятого сегментов.

Придатками брюшка у самок является яйцеклад (истинный – у прямокрылых и пилильщиков настоящих; ложный – многих других насекомых), у сам­цов - части копулятивных органов. Настоящий яйцеклад пред­ставляет собой специальный орган из жестских хитиновых пластинок саблевидной, трубчатой, пильчатой или игловидной формы; он располагается на 8-9 сегментах брюшка. У других насекомых яйцеклад может быть мягким, втяжным. Такой яйцеклад об­разуется последними, сильно суженными члениками брюшка, его называют телескопическим или ложным (жуки, двукры­лые) (рисунок 15).

Мужские наружные придатки (гениталии) насекомых так­же весьма разнообразны по своему строению. Они часто явля­ются систематическим признаком при определении насекомых,

Задание

1. Рассмотреть строение брюшка и его сегментов, опреде­лить типы брюшка у насекомых, предложенных в наборе. Оз­накомиться со строением настоящего и ложного яйцекладов и другими придатками брюшка.

2. Зарисовать различные типы брюшка.

Материалы и оборудование: насекомые с харктерными формами брюшка - пилильщики, шмели, наездники, самка кузнечика, серый длинноусый усач, пчела, бабочка. Препаро­вальные иглы, лупы 10^х.

3 ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ТЕЛА НАСЕКОМОГО

Объяснение к заданию

В процессе занятия студент изучит приемы (метод) вскры­тия взрослых насекомых (имаго) и их личинок.

Для вскрытия используются свежие майские жуки, чер­ные тараканы, личинки крупных насекомых. В работе придер­живаются такой последовательности. Заранее умерщвленных парами эфира или хлороформа насекомых держат пальцами и с помощью ножниц производят неглубокий двусторонний бо­ковой надрез вдоль всего тела. Затем насекомое брюшной сто­роной вниз помещают в препаровальную ванночку, укрепляют его булавками к дну ванночки и осторожно вливают воду. По­сле этого препаровальными иглами приподнимается спинная хитиновая покрышка (тергиты), которая укладывается рядом с телом насекомого. На оставшемся препарате иглой осторож­но удаляют жировую ткань и мышцы в области груди. Иглой расправляют слюнные железы и их резервуары, мальпигиевые сосуды, трахеальные трубочки и пищеварительный аппарат. На брюшных стернитах рассматриваются брюшная нервная система и органы размножения.

На живых личинках из сем. пластинчатоусых или других насекомых с прозрачным хитиновым покровом рассматривают­ся — сердце и пульсация крови, брюшные нервные тяжи, уст­ройство стигм (дыхалец) и кишечника.

В рабочей тетради зарисовываются органы насекомого и такой последовательности:

3.1 Структура и функции скелета

Отличительной чертой насекомых является наличие у них хитинового экзоскелета, представляющего собой наружный покров тела и секретируемого клетками гиподермы. Основную часть покрова составляет ку­тикула, но помимо этого его наружная поверхность несет мно­жество волосков и сенсорных рецепторов, а внутренняя — спе­циальные выросты (аподемы и апофизы), к которым прикреп­лены мышцы. Экзоскелет находится снаружи тела и защищает насекомое не только от хищников, но и от механических повреждений, охлаждения и высыхания, определяет форму и очертания тела насекомого. Специальные слои экзоскелета создают барьер для проникновения жидкостей, патогенных организмов и ин­сектицидов. Потеря воды путем испарения представляет наи­большую опасность для наземных организмов, а среди насе­комых большинство ведет наземный или воздушный образ жизни, по крайней мере, в течение части своего жизненного цикла. Испарение является функцией поверхности тела, а не объема, и при уменьшении размеров тела отношение поверх­ности тела к его объему увеличивается. Таким образом, поскольку насекомые — одновременно и мелкие, и наземные жи­вотные, перед ними стоит острая проблема защиты от излиш­него испарения того небольшого количества воды, которое со­держится в их теле. Эту проблему насекомые решают, исполь­зуя свойство кутикулы быть непроницаемой для водяных па­ров.

Кожа насекомого состоит из кутикулы, гиподермыи базальной мембраны (рисунок 16).

Кутикула составляет наружную часть кожи, не клеточного строения и представляет собой в основном продукт выделения гипо­дермы. Кутикула несет скульптурные выросты (бороздки, шипики, образует физическую металлическую окраску покровов. В своей основе кутикула элас­тична и гибка, но очень часто она подвергается уплотнению, или склеротизации. Она слоиста и под­разделяется на два основных слоя - наружный и внутренний. Наруж­ный слой, или эпикутикула, очень тонка, толщиной 1…4 мкм, она хорошо развита у наземных насекомых, непроницаема для воды и плохо смачивается во­дой, т. е. гигрофобна, что позволяет избежать воздействия сил поверхностного натяжения при контакте с водой. У почвенных и вод­ных насекомых эпикутикула или не выражена или лише­на воскового слоя.

Внутренний слой, или прокутикула, во много раз толще эпикутикулы, дости­гает толщины в несколько сот микрометров. Она дифференци­рована на два слоя: экзокутикулу и эндокутикулу, различающиеся по плотности вещества. Эндокутикула обычно рыхлая. Кутикулой выстлана также пищеварительная, дыхательная системы, часть органов системы размножения.

Гиподерма состоит из одного слоя клеток. Она образует кутикулу и структурные образования (волоски, чешуйки). Базальная перепонка - неклеточное многоядерное образование – отделяет кожу от полости тела.

Кутикула пронизана большим количеством поровых канальцев (несколько тысяч на 1 см², через которые из тела диффундирует углекислый газ и выводятся наружу секреты экзокринных желез.

Внутренняя полость тела насекомых диафрагмами разделена в продольном направлении на три синуса (отдела): верхняя - отделяет перикардиальный синус (размещено сердце и мышцы кровеносной системы), нижняя – отделяет брюшной перинейральный синус (размещены узлы (ганглии) брюшной нервной цепочки. Средний синус предназначен для размещения всех остальных систем внутреннего строения и называется висцеральным (рисунок 17).

Спинная (верхняя) диафрагма и синус. Снизу к сердцу прикреплены парные крыловидные мышцы, часто полностью отделяющие основную полость тела от области, прилежащей к сердцу и образующие верхнюю диафрагму.

Вентриальная диафрагма. У многих на­секомых имеются пучки мышц, расположенных над брюшной нервной цепочкой, подобно крыловидным мышцам, образу­ющим диафрагму под сердцем; такие пучки образуют вентральную диафрагму. Их растяжение и сокращение вы­зывает ток крови в заднем и латеральных направлениях.

3.2 Строение мышц насекомого

Тело насекомого снабжено сложной системой мышц, управляющих всеми движениями тела и конеч­ностей (до 2000 пучков мы­шечных волокон). Мышцы содержат белок актомиозин, ускоряющий высвобождение энергии из молекул АТФ, из-за чего насекомые сильны и их крыловые мышцы способны сокращаться до 1000 раз в секунду.

Мышцы не образуют сплошного слоя, а приурочены к опреде­ленным участкам тела и входят в состав отдельных органов насекомого. В зависимости от их расположения и функций, мышцы делятся на три категории.

Висцеральные мышцы. Окружают пищеварительный тракт и протоки половых желез, вызы­вая их перистальтику. Пучки волокон могут быть круго­выми, продольными и косыми. Открывающие и запи­рающие механизмы дыхалец и ротовой аппарат снаб­жены специальной мускулатурой. В работе кровеносной сис­темы также участвуют пучки мышечных волокон.

Сегментарные мышцы. Сегменты тела насе­комого связаны между собой целой серией мышечных пуч­ков. Тергиты брюш­ка связаны продольными дорсальными, а стерниты - продоль­ными вентральными мышцами. Тергит и стернит каждого сег­мента связаны косыми или поперечными дорсо-вентральными мышцами. На груди заметны наиболее крупные пучки мы­шечных волокон, управляющих движением ног и крыльев. Мускулатура груди и брюшка у разных насекомых имеет свои хорошо выраженные особенности.

Мышцы конечностей. Подвижные конечности насекомых снабжены мускулатурой самого разного размера и строения. Мандибулы насекомых с грызущим ротовым аппа­ратом имеют несколько связанных с ними групп мышц, запол­няющих собой большую часть головной капсулы, но внутри самих мандибул мышц нет. Движением сегменти­рованных придатков, усиков и ног управляют не только мышцы, расположенные в теле насекомого, но и межсег­ментарные мышцы самих придатков.

3.3 Пищеварительная система

Пищеварительная система представлена кишечным кана­лом и придаточными образованиями в виде различных желез, связанных с ним прямо или косвенно. В типичном случае они включают слюнные железы, слепые выросты желудка и мальпигиевы сосуды (рисунок 18, 19).

Кишечный канал начинается с ротового отверстия, а заканчивается анальным отверстием на конце брюшка. Кишечный канал разделен на 3 хорошо выраженных отдела: переднюю кишку, среднюю кишку и заднюю кишку, между отделами есть клапаны. Передняя кишка и задняя кишка образовались путем впячивания эктодермы зародыша; средняя кишка (собственно желудок) образовалась из эндодермы.

У некоторых примитивных насекомых все 3 отдела кишеч­ного канала имеют вид простой трубки. У большинства же на­секомых каждый отдел дифференцирован на специализиро­ванные подотделы, выполняющие определенные функции.

Передняя кишка разделена на 3 основные части: 1) пищевод, в виде длинной или короткой трубки; 2) расширенный зоб; 3) мышечный желудок в виде плотной мускулистой складки непосредственно перед средней кишкой.

Средняя кишка - отдел кишечного канала, в котором переваривается основная часть пи­щи. Обычно он представляет собой трубку, но иногда разделен на несколько частей. Средняя кишка нередко часто имеет несколько выростов, называемых слепыми отростками. Процесс пищеварения начинается с гидролиза сложных веществ (жиров, белков, углеводов) с переводом и в коллоидные растворы и молекулы их проникают в стенки кишечника.

Задняя кишка имеет неодинаковое строение у разных насекомых, но в большинстве случаев подразделяется на трубчатую переднюю часть - толстую кишку и расширен­ную заднюю часть - прямую кишку, на конце ко­торой находится анальное отверстие. В задней кишке из пищевых остатков удаляется вода и формируются каловая масса.

Слюнные, железы. У большинства насекомых имеется пара желез, лежащих под средней кишкой. Протоки желез сое­диняются обычно в области головы, образуя непарный проток, открывающийся в ротовую полость. У большинства насекомых слюнные железы секретируют слюну, как у тараканов. У гу­сениц, бабочек и личинок перепончатокрылых эти железы сек­ретируют шелк, используемый для постройки личиночных яче­ек и куколочных коконов. У кровососущих насекомых лабиаль­ные железы секретируют антикоагулирующее вещество, пре­пятствующее свертыванию поглощенной крови.

3.4 Кровеносная система

Кровеносная система включает ткани и органы, обеспечи­вающие циркуляцию крови по телу и саму кровь. У позвоночных кровь протекает только по специальным сосудам (артериям, венам, капилля­рам). Такая кровеносная система называется замкнутой. У насекомых кровь свободно течет в полос­ти тела, омывая различные ткани и органы. Только часть сво­его пути она проходит через специальный орган - спинной со­суд (сердце), расположенный в верхней части тела. Он ра­ботает как насос, накачивая кровь из задней части тела и вы­пуская ее в полость головы. Отсюда кровь снова течет в по­лость тела, попадает в сердце, вновь перекачивает вперед и т. д. Такая кровеносная система называется незамкнутой. К кровеносной системе относятся и мелкие дополнительные насасывающие органы, располо­женные вблизи или внутри конечностей (по одному или более), а также специальные клетки - фагоциты, разбросанные по всему телу, и объемистое жировое тело, осуществляющее на­копление и синтез запасных питательных веществ (рисунок 20).

Рисунок 16 - Строение скелета (кожи) насекомого( по Веберу): 1 - шипик, 2 - эпикутикула, 2 - экзокутикула, 3 - эндокутикула, 4 - гиподерма, 6 - трихогенная (образующая воло­сок) клетка, 5 - базальная мембрана, 7 - волосок, пор - поровой каналец

Рисунок 17 - Схема поперечного разреза тела насекомого (из кн. Шванвича): сс — спинной сосуд, пк — перикардиальные клетки, вд — верхняя диафрагма, кш — ки­шечник, жт — жировое тело, нд — нижняя диафрагма, не — брюшная нервная цепочка

Рисунок 18 - Внутреннее строение самца черного тара­кана при вскрытии сверху (по Холодковскому): пщ — пищевод, р — резервуар слюнной железы, слж — слюнная железа, з — зоб, мж — мышечный желудок, со — слепые отростки, срк — средняя кишка, пк — пря­мая кишка, нц — брюшная нервная цепочка, тр — тра­хеи, с) — дыхальца, с — семенник, сп — семяпроводы, пж — придаточные железы

Рисунок 19 - Пищеварительная система. А — жука жужелицы; Б — черного тарака­на (по Бейеру и Веберу): пщв —- пищевод, слж — слюнная железа, р — ее резервуар, зб — зоб, мж — мышечный желудок, срк — средняя кишка, ело — ее слепые отростки, мс — мальпигиевы сосуды, з/с — задняя кишка, пк — прямая кишка

Рисунок 20 - Кровеносная система. А - схема рас­положения клапанов при движении крови; Б - спинная стенка тела медведки; В – спинной сосуд пчелы (по Граберу и др.): кл - клапан, у - устьице, ао - аорта, сер - сердце, крм - крыловидные мышцы

Рисунок 21- Трахейная система. А - окончание трахеи с трахеолами; Б - главнейшие стволы трахей у черного таракана; В - схема поперечного ветвления трахей в сегменте; Г - схема продольных стволов в сегментах (по Веберу и др.):

трл - трахеолы, тр - трахеи, тен - тенидии, сер - сердце, вд - верхняя диафрагма, к - кишечник, ст - стигма, нд - нижняя диафрагма, нц - нервная цепочка

Рисунок 22 - Трахейные жабры. А - ли­чинка жука вертячки; Б - личинка поденки (с удаленными левыми крыльями); В - схема трахеации жабр (по Вейссьеру и др. из кн. Куз­нецова) : ж — жабры, тр — трахеи

Рисунок 25 - Схема эндокринной системы насе­комых и переднего отдела центральной нервной системы (Бей-Биенко): кш — кишечник, ну — надглоточный узел, нск — нейтросекреторные клетки головного мозга. прц — протоцеребрум, дц — дейтоцеребрум, тц — тритоцеребрум, глд — глазные доли, пгу — под- глоточный узел, кдт — кардинальные тела, прил — прилежащие тела, пгрж — переднегрудная железа, гнг — ганглии брюшной нервной цепочки

Рисунок 26 - Схема разных степеней слияния узлов брюшной нервной системы у мух. А - длинноусые (мотыль); Б - прямошовые короткоусые; В -круглошовые (по Брандту и др.): гр — грудные узлы, бр — брюшные узлы; цифрой обозначены порядковые номера узлов

Кровь (гемолимфа)состоит из жидкой плазмы и различных свободноплавающих клеток – гемоцитов (кровяных телец). Кровь имеет различный цвет, зависящий от состава пищи и в переносе кислорода практически не участвует. Функции крови: перенос питательных веществ и продуктов обмена, у части групп – защитная функция (нарывники, тлевые коровки и др.), тургорная функция.

Спинной сосуд расположен непо­средственно под дорсальной поверхностью тела и простирается от заднего конца брюшка до переднего конца головы. Он яв­ляется главным пульсирующим органом, вызывающим цирку­ляцию крови и разделен па 2 отдела: задний - сердце и передний - аорту. Обычно сердце подразделено на несколько вздутых камер, соответствующих сегментам тела, с сужениями между ними (до 9 шт.). Каждая камера имеет пару отверстий (остий), через которые кровь попадает в ка­меру. Аорта - простая трубка, отходящая от сердца. У некоторых насекомых она также может пульсировать. К камерам сердца прикреплены парные крыловидные мышцы.

3.5 Органы дыхания

У насекомых кислород для дыхательных процессов поступает непосредственно из атмосферы через отверстия в теле (стигмы или дыхальца), которые расположены на груди (2 пары) и брюшке (до 8 пар). По телу воздух, позднее кислород, по трахеям (трубочкам, выстланным хитином и с хитиновыми спиральными тенидиями), которые многократно ветвятся, поступает непосредственно в группы клеток тела.

Тонкие окончания трахей делятся на крошечные капил­лярные трубочки, или трахеолы, диаметром не более 1 мкм. Трахеолы разветвляются между клетками и оплетают их, яв­ляясь функциональной частью системы, обеспечивающей диф­фузию кислорода в клетки тела (рисунок 21).

Функции трахейной системы: поступление воздуха и кислорода к клеткам; участие в выведении углекислоты; поддержание внутренних органов за счет своей прочности; испарение излишков воды.

Дыхальца имеют замыкающий механизм – степень их открытия зависит от концентрации углекислоты и влажности среды.

У многих личинок, живущих в воде возникли трахейные жабры, позволяющие улавливать кислород из воды и подавать его в трахейную систему (рисунок 22). При линьке личинок заменяется и кутикулярная выстилка трахей.

Органы выделения

Органы выделения подразделяются на три подсистемы.

Экскреторная система. Основной продукт выделения – мочевая кислота. К системе относятся специализированные органы: мальпигиевы сосуды (трубочки, свободно плавающие в гемолимфе и извлекающие из нее и концентрирующие азотистые соединения) которые одним концом впадают в кишечник на границе средней и задней кишок. Количество трубочек у различных насекомых варьирует от 2 шт до 200шт. Мальпигиевы сосуды функционально аналогичны почкам млекопитающих.

Жировое тело – функционально также орган выделения (извлечение и изолирование от клеток тела азотистых соединений), так как накопленные вредные соединения обволакиваются жировыми клетками и не могут причинять вред.

Секреторная система. Представлена различными железами, выделяющими секреты вне тела, например: шелковые, слюнные, ядовитые, пахучие, лаковые, восковые и др. У ряда видов секреторные железы вырабатывают биологически активные вещества, действующие на особей своего вида (феромоны половые или феромоны агрегации) или других видов (телергоны), например половые пахучие вещества, вещества тревоги у жалящих перепончатокрылых. Аттрактанты – половые сигналы для привлечения особей своего вида. Железы расположены в различных частях тела и их протоки открываются в различных местах.

Эндокринная система. Представлена железами, выделяющими секреты (гормоны) в кровь. Все действия организма проходят при получении гормонального сигнала (обменные процессы, линька, половое созревание, диапауза, поведение и др. Наиболее изучены: нейросекреторные клетки головного мозга (выделяют нейросекрет, активирующий железы гормональной системы); прилежащие тела расположены позади головного мозга над передней кишкой (выделяют гормон роста (ювенильный)), препятствующий превращению во взрослую фазу, способствует росту личиночных органов; кардиальные тела – примыкают к прилежащим телам, регулируют дыхательный обмен, образование жиров; переднегрудные железы – пара желез, имеющихся только у личинок и куколок. Выделяют линочный гормон (экдизон), стимулирующий линьки и рост тела личинок.

3.7 Строение половой системы

Насекомые являются раздельнополыми животными. Половая система насекомых хорошо развита и располо­жена в брюшке. Схема строения женских и мужских половых органов близка и характеризуется билатеральной симметрией (рисунок 23, 24).

Женская половая система. В состав жен­ской половой системы входят: 1) парные яичники, в которых образуются яйца; 2) сперматека (семеприемник), где хранит­ся сперма; и 3) система протоков, через которые проходят яй­ца перед выходом во внешнюю среду.

Каждый яичник состоит из овариол, или яйцевых трубочек, число которых мо­жет колебаться от нескольких штук до сотен. Парные яйцеводы соединяются в общий яйцевод, открыва­ющийся в яйцевую камеру, или вагину, которая имеет выход непосредственно в наружный яйцеклад - приспособление для откладки яиц.

Мужская половая система. По принципу строения сходна с жен­ской. Ее исходными компонентами являются пара семенников, связанные с ними протоки и резервуары со спермой, и выво­дящие протоки.

Каждый семенник состоит из группы семенных трубочек, или фолликулов, в которых образуется сперма. Семенные тру­бочки открываются в общий проток, семяпровод, который в свою очередь открывается в резервуар - семенной пузырек. От каждого семенного пузырька отходит самостоятельный про­ток; оба протока образуют затем общий семеизвергательный проток. Внутри тела к семеизвергательному каналу примыка­ют придаточные железы, которые могут быть парными и не­парными.

3.8 Строение нервной системы

Нервная система насекомых хорошо развита и состоит из центральной, симпатической, периферической систем и органов чувств, которые воспринимают сигналы и передают их нервной системе. Нервная система координирует активность насеко­мого с условиями внешней и внутренней среды.

Центральная нервная система. Цент­ральная нервная система состоит из следующих основных ком­понентов: 1) головного мозга, расположенного в голове, и 2) парных нервных центров, или ганглиев, расположенных посегментно. Ганглии соединены друг с другом парными пучками нервных волокон и образуют брюшную цепочку, первый ганг­лий которой соединен с головным мозгом. В тех случаях, когда в эво­люции насекомых имело место слияние сегментов тела, проис­ходило и слияние соответствующих ганглиев.

Головной мозг. Ррасположен в го­лове над пищеводом и поэтому его часто называют надглоточ­ным ганглием. Он состоит из трех главных отделов: 1) протоцеребрума, иннервирующего сложные глаза и простые глазки, 2) дейтоцеребрума, иннервирующего антенны, и 3) тритоцеребрума, осуществляющего контроль над симпатической нервной системой. Все три отдела имеют четкое парное строение (рисунок 25).

Подглоточный ганглий. Расположен в голове под пищеводом и соединен с головным мозгом парой толстых коннективов. Он представляет собой слившиеся ганглии мандибул, максилл и лабиума. От этого сложного ганглия отходят нервные стволы, иннервирующие ротовые органы.

Брюшная нервная це­почка. В типичном случае узлы расположены по одному в каждом сегменте груди и 8…9 узлов в сегментах брюшка.У более организованных насекомых часть узлов сливается (рисунок 26).

Симпатическая нервная система. Осуществляет регуляцию «непроизвольных» движений передней части пищеварительного тракта и спин­ного сосуда. Узлы иннервируют переднюю кишку, протоки слюнных желез, аорту и, по-видимому, некоторые мышцы ротового ап­парата.

Периферическая нервная система. Образована нервными путями, связывающими органы чувств с центральной системой и ЦНС с исполнительными органами.

Развитая нервная система насекомых является базой сложной нервнопсихической деятельности, которая проявляется как в простых безусловных рефлексах (таксисах), так и в более сложных безусловных рефлексах (инстинктах). Насекомым свойственна выработка и условных рефлексов.

Органы чувств

У насекомых различают механическое чувство (осязание, колебания), слух, химическое чувство (запах, вкус), гигротермическое чувство (сухость, тепло), зрение.

Органы чувств основаны на образованиях несколько различающихся строением – сенсиллах (чувствительных элементах) (рисунок 27).

Органы осязания, или осязательные сенсиллы, пред­ставляют собой нервные окончания в коже и ее придатках в виде особых чув­ствительных волосков, щетинок, шипиков, расположенных по всему телу насекомого, особенно на усиках, губных и челюстных щупиках и ногах. Они улавливают различные механические раздражения (прикос­новение), тепловые раздражения, изменения в давлении воздуха (рисунок ).

Органы химического чувства (обоняние, вкус) сосредоточены у насекомых на усиках в виде ямок, волосков и пр., к которым подходят окончания нервных разветв­лений от надглоточного узла. Обоняние насекомых чрезвычайно тонко и служит для отыскивания пищи, а также для отыскания одним полом другого. У самцов, поскольку они разы­скивают самок с помощью обоняния, размеры и общая поверхность усиков значительно больше, чем у самок. Например у многих самцов разных видов имеются перистые усики с большой поверхностью. Органы вкуса устроены так же, но расположены внутри ротовой полос­ти и на ротовых органах. Чувство вкуса у насекомых также сильно раз­вито, например, муравьи безошибочно выбирают крупинки сахара из смеси порошка хинина с сахаром.

Органы слуха обнаружены не у всех насекомых. Наиболее развитые и сложно устроенные органы слуха, так называемые тимпанальные, имеются у отряда прямокрылых - кузнечиков, сверчков, саранчевых, обладающих и способностью издавать громкие зву­ки. Органы представляют собой как бы отверстие в коже, затяну­тое тонкой перепонкой. Изнутри к этой перепонке подходят разветвле­ния слухового нерва. У кузнечиков и сверчков тимпанальные органы расположены на голенях передних ног, у саранчевых они находятся по бокам первого брюшного сегмента (рисунок 28).

Органами зрения у насекомых являются сложные или фасеточ­ные, глаза и простые глаза, или глазки (рисунок 29).

Фасеточные глаза, имеющиеся у большинства насекомых, расположены на голове и занимают иногда большую часть ее (например, у мух, стрекоз и др.). Они состоят каждый из многочис­ленных отдельных глазков, вследствие чего поверхность сложного глаза представляется в виде многочисленных отдельных фасеток, округлых или шестигранных, (рисунок 30 ).

В продольном разрезе каждый глазок состоит из следующих слоев:

прозрачной роговицы (двояковыпуклой или плоско-выпуклой; светопреломляющей конической части - хрустального конуса; световоспринимающей части – ретины или сетчатки. К сетчатке подходят разветвления нервов от надглоточного уз­ла.

Каждый глазок пропускает световые лучи только через цен­тральную часть, давая на сетчатке изображение только отдельных час­тей рассматриваемого предмета. В целом же фасеточный глаз дает мо­заичное отображение всего предмета. Чем больше фасеток в структуре глаза (до нескольких десятков тысяч), тем более четкое изображение получается (особенно у хищных насекомых).

Простые глаза, в количестве от одного до трех, располага­ются на лбу или темени (рисунок 31). Они устроены примерно так же, как отдельные глазки в фасеточных глазах, но не имеют светопреломляющего конуса. Являясь весьма несовершенным органом зрения, они улавливают только интенсивность и направление света. Глазки развиты не у всех насекомых – у многих двукрылых, жуков и бабочек их нет.

У насекомых глаза воспринимают поляризованные лучи, развито светокомпасное движение по отношению к источнику света, что используется при ведении надзора за ночными вредителями леса в светоловушках (рисунок 32).

Содержание задания

1. Вскрыть насекомое путем надрезов по плейральной час­ти тела. Закрепить на дне ванночки.

2. Обнаружить и рассмотреть системы внутренних орга­нов: кровеносную, пищеварительную, выделительную, половую, нервную.

3. Рассмотреть органы чувств у насекомых: глаза, глазки, слуховые органы, чувствительные волоски.

4. Составить конспект и зарисовать строение отдельных систем органов.

Материалы и оборудование: свежеумерщвленные насеко­мые - черные тараканы, кузнечики, майские жуки, их личин­ки. Насекомые в коллекциях - стрекозы, пчелы, личинки уса­чей, кузнечики, саранчевые. Препаровальные ванночки, зали­тые парафином или воском, пинцеты, скальпели, пре­паровальные иглы, пипетки, физиологический раствор, бино­кулярные микроскопы, лупы 10^х, полотенца, вата.