Введение в энтомологию. Морфология насекомых.

1.Сельскохозяйственные культуры повреждают не только насекомые, но и другие животные организмы (нематоды, клещи, слизни, грызуны), которые в отдельные годы существенно снижают урожай. Однако в связи с тем, что среди вредителей растений по количеству видов насекомые составляют большинство, поэтому курс называется «Энтомология». Энтомология- наука о насекомых (от греческого слова энтомон - насекомое, логос- учение).

Насекомые представляют громадный класс животных, насчитывающий свыше 1 млн. видов, за ними следуют клещи (12-15 тысяч видов), нематоды ( менее 10 тысяч).

В 18 веке энтомология обособилась от зоологии на правах отдельной отрасли знаний - это объясняется исключительной ролью насекомых. В соответствии с практическим значением для человека насекомых условно делят на полезных и вредных. К числу полезных насекомых относят хищников и паразитов (энтомофагов), уничтожающих вредных насекомых, обитателей почвы и лесной подстилки, участвующих в процессах почвообразования, опылителей растений, поставщиков ценных продуктов питания (мёд) и сырья для промышленности (воск, шёлк, красители).

К вредным относят растительноядных насекомых (фитофагов), наносящих существенный вред растениям, разрушителей древесины, различных кровососущих насекомых, часто переносящих ряд опасных болезней человека и домашних животных.

В настоящее время энтомология оказалась подразделённой на ряд самостоятельных дисциплин: общую энтомологию, с.-х. энтомологию, лесную, медицинскую и ветеринарную энтомологию.

Общая энтомология подразделяется на морфологию- изучает наружное строение насекомых; анатомию и физиологию - рассматривает внутреннее строение и обмен веществ в организме; биологию - даёт представление о размножении и цикле развития насекомых; экологию - изучает связи насекомых с внешней средой; систематику - это место насекомых в животном мире и подразделение их.

Основной задачей энтомологии и её специального раздела с.-х. энтомологии – является снижение или устранение потерь урожая с.-х. культур от вредителей. Характер повреждения растений связан не только с повреждением вредителя, но и с ответной реакцией растения на повреждение обусловленной его сортовыми особенностями, уровнем агротехники, размещением посевов и т.д. Поэтому в решении своей основной задачи энтомология тесно связана с другими дисциплинами: физиологией растений, растениеводством, селекцией, почвоведением, земледелием, агрохимией, овощеводством, генетикой, плодоводством, механизацией, организацией, химической и биологической защитой растений, иммунитетом, карантином и др.

2. Тело насекомых состоит из 3 отделов (голова, грудь, брюшко), оно имеет двустороннюю симметрию. Снаружи тело насекомых покрыто кутикулой, которая играет роль наружного скелета и обычно образует твёрдый панцирь (у позвоночных внутренний панцирь). Кутикула защищает насекомых от неблагоприятных условий, препятствует испарению воды из тела, служит местом прикрепления изнутри скелетных мышц, увеличивает сопротивление на деформацию.

Подвижность сегментов тела насекомого различна. Так, сегменты, составляющие головной или грудной отделы, совершенно или почти неподвижные, а сегменты брюшного отдела бывают хорошо подвижны (за счёт подвижных межсегментарных мембран).

У членистоногих каждому сегменту тела в принципе соответствует 1 пара конечностей. Однако у насекомых эта исходная метамерность утрачена: ходильные конечности сохранились лишь на груди, на голове они видоизменились в ротовые органы и пару усиков, а на брюшке исчезли. Помимо того у насекомых на груди выработались новые органы движения- крылья.

Таким образом, тело насекомых состоит из сегментов, количество их может быть 10-13 (зависит от вида насекомого).

3. Голова - главный рецепторный отдел, воспринимающий пищу и информацию о внешней среде. Голова представляет собой сильно уплотнённую черепную коробку, состоящую из 5 (6-8 сегментов). Черепная коробка образует наружный скелет головы, несёт пару сложных глаз, глазки простые, усики и ротовой аппарат. Голова может иметь самую разнообразную форму: округлая, сжата с боков, вытянута в виде хоботка, может быть хорошо заметна, но бывает скрыта под переднеспинкой. Иногда на голове могут быть выросты. Поверхность головы подразделена на отдельные участки. Спереди лицевую часть занимает лоб, который в верхней своей части переходит в темя и далее назад в затылок. К нижней границе лба примыкает пластинка- наличник, к которому подвижно подвешена губа, прикрепляющая сверху ротовые органы. Боковые части головы подразделены на виски, расположенные сверху за глазами и щёки, расположенные под и за глазами. К щёкам примыкают верхние челюсти. Органы зрения у насекомых представлены сложными глазами и простыми. Сложных глаз: 1 пара, они расположены по бокам головы, но иногда бывают настолько развиты, что занимают почти всю поверхность головы (стрекозы). Простые глаза или глазки имеются не у всех насекомых, они имеют вид выпуклых точек, число их может быть от 1 до 3. Часто одновременно имеются и сложные глаза и глазки, но бывает, что имеются только глаза или глазки. Есть насекомые, у которых нет ни глаз, ни глазков. Усики - это членистые придатки головы, их всегда 1 пара. Усики являются в основном органами обоняния и осязания. Они расположены на передней части головы по бокам лба между глазами или впереди них, обычно в хорошо выраженной усиковой впадине. Усики состоят из разного числа члеников. Основной-1-й членик называется рукояткой, следующий членик – ножка, остальная часть- жгутик, начинается с 3-го членика. Жгутик состоит из более или менее одинаковых члеников. Усики приводятся в движение мышцами.

Чрезвычайно большое разнообразие усиков сводится к следующим типам:

1. нитевидные - длинные тонкие по всей длине;

2. щетинковидные - утончающиеся к вершине;

3. четковидные – хорошо обособлены, округло выпуклые членики с одной стороны;

4. пиловидные - с короткими угловатыми выступами на члениках с одной стороны;

5. гребенчатые - более сильные выросты на члениках;

6. булавовидные - утолщены на вершинном конце;

7. веретеновидные - утолщены в средней части, и сужены к основанию и вершине;

8. пластинчатые - состоят из складывающихся пластинок;

9. коленчатые с сильно удлинённым первым члеником, к которому жгутик присоединён под углом;

10. перистые с очень тонкими длинными выростами на члениках с обеих сторон;

11. щетинконосные – короткие 3-члениковые с тонкой щетинкой на концевом членике;

12. неправильные - имеют членики средней или основной части усика неправильной, несимметричной формы (мечевидные, пластинчато-булавовидные, коленчатые, гребенчатые).

Усики являются основным признаком для определения насекомых. Усики у самцов и самок отличаются.

В зависимости от способов питания и особенностей приёма пищи ротовые органы у различных групп насекомых очень разнообразны: грызущие, грызуще - лижущие, колюще - сосущие, сосущие.

Исходным типом является грызущий ротовой аппарат, состоящий из: верхней губы, пары верхних челюстей, пары нижних челюстей, непарной нижней губы, языкообразного органа (подглоточника). Грызущий ротовой аппарат приспособлен для приёма твёрдой пищи (тараканы, жуки, гусеницы). Сосущие ротовые органы претерпели значительные изменения, но в большинстве случаев сохранили общие черты, присущие исходным грызущим ротовым органам. Так, у колюще- сосущих насекомых ( клопы) верхние и нижние челюсти представляют тонкие и длинные колющие щетинки, заключённые в длинный членистый хоботок, образованный нижней губой.

Сосущий ротовой аппарат (бабочки) представлен хоботком, образованным за счёт сильно вытянутых в длину и потерявших членистость нижних челюстей.

В зависимости от положения выступающих частей ротовых органов различают 3 типа постановки головы: гипогнатический, при котором ротовые части направлены вниз (клопы, саранча), прогнатический - ротовые части направлены вперёд (жужелица) и опистогнатический - ротовые части направлены вниз и назад (цикадки, медяницы, тли).

4. Грудь насекомых состоит из 3 обособленных сегментов: передние, средние и заднегруди. Скелетной основой сегмента является кутикулярное кольцо. Каждое кольцо состоит из 4 склеритов – верхнего полукольца – спинки, нижнего полукольца – груди и бочков. Для обозначения верхних полуколец на различных сегментах груди употребляют термины - передне-, средне, и заднеспинка, для обозначения нижних полуколец - передне, средне- и заднегрудка. Каждый сегмент груди несёт по паре ног, а средне - и заднегрудь по паре крыльев (у мух развита лишь одна пара передних крыльев, а у веерокрылых - одна пара крыльев задних, нередко крылья бывают недоразвиты или отсутствуют. Крыло по происхождению является двуслойной складкой покровов тела, которые при появлении имаго сближаются и затвердевают, образуя эластичную пластинку. Жилкование крыла, т. е. форма, число и расположение жилок очень разнообразны и служат признаком определения насекомых. Всё многообразие крыльев классифицируют по 3 признакам: по консистенции (однородные или разнородные), по количеству ячеек (сетчатые или перепончатые) и по степени опушения крыльев чешуйками и волосками (голые и покрытые).

По консистентности передняя пара крыльев может быть плотной кожистой с заметным жилкованием (прямокрылые) или роговой (жилки незаметны) - жуки. У клопов или полужесткокрылых кожистую или роговую консистенцию передние крылья имеют лишь у основания (полунадкрылья).

Если крылья имеют большое количество поперечных жилок (замкнутых ячеек), их называют сетчатыми, если ячеек мало ( меньше 20), то крылья перепончатые (равнокрылые, перепончатокрылые, двукрылые. При сплошном опушении пластинки крыла короткими волосками (ручейники) крылья называют покрытыми, если волосков или чешуек нет – голыми.

Ноги насекомых состоят из: тазика, вертлуга, бедра, голени, лапки. Лапка состоит из 1-5 члеников, служит для определения вида. В зависимости от образа жизни и уровня специализации отдельных групп насекомых встречаются следующие типы ног:

1.Плавательные - плоская широкая форма с волосками.

2.Прыгательные - утолщённые и удлинённые бёдра.

3.Копательные – бедро и голень расширены и укорочены, лапка недоразвита.

4.Бегательные - длинные, тонкие все части ноги.

5.Хватательные – бедро и голень передних ног сильно удлинились, покрылись шипами или зубцами.

6. Собирательные - задние ноги у пчёл (голень, а особенно первый членик лапок расширен для сбора и переноса пыльцы (корзиночки)).

7. Ходильные –лапка широкая и уплощенная, ноги более короткие.

5.Брюшко является 3-им отделом тела насекомого, оно состоит из ряда сходных сегментов и у взрослых насекомых лишено ног. Каждый сегмент состоит из верхнего полукольца и нижнего полукольца, соединённых по бокам тела мягкими плейрами.

Брюшко может сочленяться с грудью различно. По характеру сочленения различают сидячее брюшко, стебельчатое и висячее. Сидячее брюшко прикреплено к заднегруди всем своим основанием и не образует перехвата или сужения (встречается у большинства насекомых). Стебельчатое брюшко соединено с грудью тонким и более или менее длинным стебельком, образовавшимся в результате сужения 1-го, 2-го, а иногда и 3-го сегментов брюшка (встречается у многих ос, муравьев, наездников). Висячее брюшко в отличие от названных, имеет короткий стебелёк и отделено от груди ясным, но коротким перехватом (пчёлы, шмели). Придатки брюшка располагаются чаще на заднем конце (яйцеклад, церки, грифельки). Яйцеклад представляет собой гениталии самки и служит для откладки яиц. У жалящих перепончатокрылых (пчёлы, осы, муравьи) яйцеклад превратился в орган защиты и нападения – жало.

Церки представляют собой придатки последнего сегмента, они могут быть членистыми (у таракана), и нечленистыми (у уховертки и саранчи) и бывают как у самцов, так и у самок.

Грифельки расположены на последнем стерните брюшка самца и представлен парой небольших нечленистых образований (тараканы, прямокрылые).

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите признаки, характерные для насекомых?

2.Какие придатки несёт голова?

3.Из чего состоит грызущий ротовой аппарат?

4.Основные функции глаз?

5.Типы постановки головы у насекомых?

6.Какие членики несут усики?

7.Строение груди и ее придатки?

8.Назовите основные членики ног?

9.От чего зависит тип ног, укажите основные?

10.Роль крыльев и их строение?

11.Жилкование у насекомых?

12.Типы постановки брюшка?

13.Придатки брюшка и их роль?

14.Что изучает энтомология и ее основная роль?

Лекция 2.