Пищеварительная система насекомых кратко
Обновлено: 05.07.2024
Класс насекомые лидирует по числу видов среди всех животных. На настоящее время описано около 1,1 млн. видов насекомых, при том факте, что истинное число видов оценивается от 2 до 8 млн. разными исследователями. Можно смело заявить, что половина (скорее всего, гораздо больше) видов насекомых еще не изучены.
"Насекомые. Они - истинные хозяева земли" - сказал В.М. Песков. Это действительно так, люди - редкое исключение в мире насекомых. Именно они сейчас эволюционно достигли наивысшего расцвета, отлично приспособившись к жизни в среде людей. Так что с точки зрения эволюции мы с вами живем в эру господства насекомых, удивительных существ, сложные инстинкты и поведение многих из которых поражает.
С помощью танца пчелы могут сообщать друг другу, в каком направлении и как далеко от их местоположения находится корм. Если расстояние менее 100 метров, пчела исполняет круговой танец, а если более 100 метров - виляющий танец, в виде восьмерки. Только насекомым свойственна общественная организация, разделение труда между особями.
Насекомых изучает интереснейшая наука - энтомология (от греч. entoma - насекомые и logos - слово, учение), в этой статье мы познакомимся с их общим строением.
Строение насекомых
Тело дифференцировано на голову (5 слившихся сегментов), грудь (3 сегмента) и брюшко (8 сегментов). На голове находится одна пара усиков - антенны, являющиеся органами обоняния и осязания. Полость тела насекомых смешанная (миксоцель), она позволяет во время линьки значительно увеличивать объем тела за счет увеличения давления крови.
Многие насекомые способны к удивительному движению в воздухе - полету. Первая пара крыльев носит названия надкрылья: в полете они не участвуют, это плотные хитинизированные образования, прикрывающие часть груди и брюшка. Вторая пара крыльев принимает непосредственное участие в полете, имеет вид уплощенных перепончатых образований.
Три пары ходильных ног крепятся к груди. Членистая конечность насекомого оканчивается двумя коготками, между которыми иногда располагаются присоски. Конечности насекомых разнятся по выполняемой функции, в соответствии с ней получая свои названия: копательная, бегательная, прыгательная, плавательная, собирательная.
Тело насекомых, как и всех членистоногих, покрыто хитиновой кутикулой - наружным скелетом. Эта плотная оболочка насекомого сдерживает рост. Запомните, что насекомые активно растут только в личиночной стадии и в период линьки, когда хитиновый покров до конца не сформирован или сброшен.
Состоит из переднего, среднего и заднего отделов. К переднему отделу относятся рот, глотка, пищевод, который часто имеет расширение - зоб, желудок. После желудка начинается средний отдел - кишечник, от которого отходят многочисленные слепо заканчивающиеся выросты, увеличивающие всасывательную поверхность. В заднем отделе кишечника происходит формирование экскрементов и всасывание воды, заканчивается задняя кишка анальным отверстием.
Особо необходимо отметить развитую мускулатуру желудка, который называется - мускульный. В нем происходит дополнительное перетирание пищи. После этого пищевые частицы расщепляются до мономеров, которые всасываются кишкой и попадают в гемолимфу. С ее током питательные вещества достигают внутренних органов и тканей.
У большинства насекомых имеются слюнные железы. Насекомые обладают самыми разнообразными сложноустроенными ротовыми аппаратами. Строение ротового аппарата отражает способ питания. Ниже вы видите таблицу, отражающую многообразие ротовых аппаратов у насекомых.
Дыхательная система представлена сильно разветвленной системой трахей, которые выполняют функцию наружного дыхания. На голове, груди и брюшке у насекомых находятся дыхальца (стигмы) - дыхательные отверстия, которыми трахеи открываются во внешнюю среду.
Кровеносная система не переносит кислород, так что функция его доставки целиком принадлежит трахеям, которые ветвятся на тонкие трубочки (трахеолы) и подходят к небольшим группам клеток. У части быстролетающих насекомых (мухи, пчелы) трахеи образуют расширенные участки - воздушные мешки, которые улучшают вентиляцию трахейной системы и уменьшают удельный вес тела
Для насекомых характерен незамкнутый (лакунарный) тип кровеносной системы. Кровь свободно движется по лакунам (синусам), непосредственно омывая внутренние органы и ткани. Функцию сердца выполняет спинной сосуд: благодаря его сокращениям кровь перекачивается из задней части тела в переднюю.
Функционирование сосуда-сердца схоже с таковым у ракообразных. В момент расслабления сосуда-сердца через отверстия (остии) кровь наполняет его, а в момент сокращения (систолы) кровь выталкивается в артерии, затем попадает в полость тела, омывает органы и ткани.
Внутреннюю среду насекомых составляет гемолимфа, представляющая собой бесцветную или желтоватую жидкость. В гемолимфу из кишечника всасываются питательные вещества, после чего доставляются к клеткам организма. В нее же удаляются побочные продукты обмена веществ.
Органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами (в честь итал. биолога и врача - Марчелло Мальпиги). Это длинные трубчатые выросты насекомых и паукообразных, которые расположены на границе средней и задней кишки.
Как вы помните, перед насекомыми стоит сложная задача: максимально сохранить воду в организме. Мальпигиевы сосуды этому способствуют: в них поступают продукты обмена веществ из гемолимфы в виде суспензии. По мере продвижения по мальпигиевым сосудам, из суспензии всасывается вся вода обратно в гемолимфу, а продукты обмена веществ (кристаллы мочевой кислоты) в сухом виде поступают в кишку и выводятся из организма с экскрементами.
К органам выделения также относится жировое тело. Жировое тело - образование мезодермального происхождения, содержащие запасы питательных веществ, которые постоянно расходуются организмом. В жировом теле могут накапливаться и продукты обмена веществ: продукты распада, что нейтрализует их токсическое действие.
Тип нервной системы насекомых - узловой. Состоит она из головного мозга (надглоточного ганглия), подглоточного ганглия и брюшной нервной цепочки.
Головной мозг имеет сложное строение, образован в результате слияния 3 ганглиев и состоит соответственно из 3 отделов: переднего, среднего и заднего. От мозга отходят нервные тяжи - коннективы, которые направляются к подглоточному ганглию, в совокупности образуя окологлоточное нервное кольцо.
Наиболее развитые ганглии в брюшной нервной цепочке находятся в груди, так как они иннервируют сложную работу конечностей и крыльев. Узлы распределены неравномерно: 3 ганглия находятся в груди, 8 - в брюшке.
Органы чувств развиты хорошо. Глаза простые или сложные (фасеточные), одна пара усиков (антенн), на которых располагаются органы обоняния и осязания. Имеются органы вкуса, локализующиеся на щупиках нижней губы и нижней челюсти.
Такое прогрессивное развитие нервной системы заложило фундамент для появления у насекомых сложнейших и удивительных рефлексов. Среди всех беспозвоночных только насекомые отличаются общественным (социальным) образом жизни: они совместно строят гнездо, ухаживают за потомством, разделяют обязанности среди членов семьи. Общественными насекомыми являются пчелы, осы, муравьи, шмели.
Заметим, что в переднем отделе мозга расположены грибовидные тела, ассоциативные центры головного мозга. Особенно хорошо развиты грибовидные тела у насекомых, ведущих общественный образ жизни, что связано с их сложным поведением.
Насекомые раздельнополы, гермафродиты среди них встречаются очень редко. Часто встречается хорошо выраженный половой диморфизм - внешние различия между самцом и самкой.
Половые железы парные: у мужских особей - семенники, у женских - яичники. От семенников и яичников соответственно отходят семяпроводы и яйцеводы, впадающие в семяизвергательный канал и влагалище. Оплодотворение у насекомых внутреннее: с помощью совокупительных органов семя вводится самцом в половые пути самки.
Развитие может быть прямым или непрямым. Запомните, что у всех насекомых развитие непрямое.
Непрямое развитие может протекать с метаморфозом (от греч. metamorphosis - превращение) - полное превращение, или без него - неполное превращение.
Метаморфоз - глубокое преобразование строения организма, переход из одной формы в другую, сопровождающийся появлением новых элементов строения и функций.
Как заметно из схемы выше, неполное и полное превращение отличаются наличием стадии куколки, это именно та стадия, в которую и происходит метаморфоз. О том, для каких насекомых характерно развитие с метаморфозом, а для каких нет - вы узнаете из следующей статьи.
Классический пример метаморфоза - превращение гусеницы в бабочку. В коконе (стадия куколки) в организме гусеницы происходит растворение практически всех тканей, за исключением нервной и кровеносной систем. В результате такого метаморфоза образуется новый организм - бабочка, сильно отличающаяся от гусеницы.
Логично предположить, что у насекомых с неполным превращением личинка напоминает взрослую особь, но меньше ее в размерах. У насекомых с полным превращением, которое сопровождается метаморфозом (гусеница становится бабочкой), личинка совершенно не похожа на взрослую особь, разительно отличается от нее по строению и функциям.
Особо необходимо отметить партеногенез. Партеногенез (от греческого parthenos - дева, девственница и genesis - рождение) - одна из форм полового размножения, при котором новый организм развивается из яйцеклетки без ее оплодотворения. Поскольку мужская гамета не участвует в данном процессе, генотип потомства содержит исключительно гены матери.
Партеногенез встречается у следующих насекомых: тли, муравьи, пчелы, осы, шмели, тутовый шелкопряд. Партеногенез относится именно к половому (а не бесполому) типу размножения, поскольку новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (женской гаметы). Данный процесс играет важную роль: он значительно увеличивает темпы роста популяции, регулирует соотношение женских и мужских особей, обеспечивает продолжение существования вида.
Искусственный партеногенез у тутового шелкопряда впервые был получен А.А. Тихомировым в 1886 году, а практика развита Б.Л. Астауровым, который придумал искусственный способ получения самцов тутового шелкопряда, дающих повышенный выход ценного материала - шелкового волокна высокого качества.
Значение насекомых
- Являются опылителями цветковых растений, в числе которых много культурных видов, употребляемых человеком в пищу
- Являются звеном в цепи питания (консументы)
- Регулируют численность других насекомых
- Участвуют в почвообразовании: способствуют разложению растительных останков, прокладывают в почве ходы, роют норки
- Производство шелка: как и 4000 лет назад, сегодня для получения шелка используют коконы тутового шелкопряда
- Способствуют разложению останков животных: мясные мухи питаются падалью (трупами животных)
- Производство меда: почти во всех странах мира разводят медоносных пчел (пчеловодство)
Некоторые насекомые определенно приносят человеку больше вреда, чем пользы:
- Часть является кровососущими эктопаразитами человека и животных - комары, вши, клопы, блохи
- Переносят инфекционные заболевания - малярия (комары), лейшманиозы (москиты), сыпной и возвратный тиф (вши), чума (блохи), дизентерия (мухи, тараканы)
- Личинки насекомых, а также взрослый особи (имаго) наносят значительный вред сельскохозяйственным культурам (саранча, жуки, тли)
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Кишечник насекомых, как и других членистоногих, состоит из трех отделов — передней, средней и задней кишок.
1—граница передней и средней кишок, 2—граница средней и задней кишок, 3 — верхняя челюсть, 4— подглоточник, 5 — нижняя губа, 6 — глотка, 7 — пищевод, 8 — средняя кишка, 9—мальпигиева трубочка, 10 — тонкая кишка, 11 — прямая кишка, 12—аорта, 13—сердце, 14—слюнная железа, 15 — надглоточный узел, 16—подглоточный узел, 17 — брюшная цепочка, 18 — симпатическая нервная система, 19 — яичник, 20 — непарный яйцевод, 21 — г руд-ной отдел брюшной нервной цепочки
Центральным наиболее существенным отделом кишечника насекомых, как и членистоногих вообще, служит средняя кишка, вырабатывающая пищеварительный секрет; секрет содержит ферменты, необходимые для переваривания всех составных частей пищи данного насекомого; процесс переваривания и всасывания пищи происходит здесь же в средней кишке. Некоторые представители насекомых могут переваривать такие вещества, как кератин, воск, клетчатку, вообще трудно поддающиеся изменению. В отдельных случаях в переваривании пищи принимают участие микроорганизмы, симбионты насекомого; это наблюдается у некоторых тараканов, термитов, личинок пластинчатоусых жуков и др. Образуемые средней кишкой слепые придатки увеличивают поверхность кишки, выполняя ту же функцию: они выделяют пищеварительные соки и всасывают пищу У бескрылых (низших) насекомых средняя кишка представляет широкий, прямой и лишенный придатков отдел, как у многоножек; передняя и задняя кишки низших насекомых простотой своего строения напоминают соответствующие отделы многоножек; в дальнейшем появляется расчленение передней и задней кишок на ряд подотделов. Развитие кишечника и его расчленение на отделы зависят от рода пищи и степени ее использования Наиболее длинной кишка бывает тогда, когда пища малопитательна (растительноядность, копрофагия); так, кишечник короедов в 2,25 раза превосходит длину их тела. Однако, у личинок некоторых отрядов насекомых, принимающих жидкую питательную пищу, кишка не только выпрямлена, но и не соединена с задней кишкой, оканчиваясь слепо.
Пищеварительная система состоит из ротовой полости (сюда впадают протоки слюнных желёз), глотки, пищевода, зоба, желудка, средней кишки (здесь происходит переваривание и всасывание пищи), задней кишки и анального отверстия.
Дыхательная система большинства насекомых представлена множеством сильно ветвящихся трахей, пронизывающих всё тело и открывающихся наружу с помощью дыхалец (стигм), расположенных по бокам брюшка. Дыхальца регулируют поступление воздуха к внутренним органам (клеткам). По трахеям наружу удаляется углекислый газ.
Гемолимфа течёт не только по сосудам, но и в полостях тела, омывая различные органы и передавая им питательные вещества, насыщаясь при этом продуктами жизнедеятельности.
Гемолимфа не участвует в газообмене — переносе кислорода и углекислого газа, так как эту функцию выполняют трахеи.
Выделительная система, как и у паукообразных, представлена мальпигиевыми сосудами — пучками слепо замкнутых со стороны полости тела трубочек, которые открываются в кишечник. Продукты обмена отфильтровываются стенками мальпигиевых сосудов из полости тела.
Нервная система представлена крупным надглоточным нервным узлом (его часто называют головным мозгом), подглоточным узлом и брюшной нервной цепочкой. От головного ганглия отходят нервы к глазам и другим органам чувств.
На усиках расположены органы осязания и обоняния и термочувствительные органы (улавливающие изменение температуры).
У большинства видов насекомых непрямое развитие. Развитие может происходить с неполным превращением. В этом случае из яйца выходит личина, которая похожа на взрослое насекомое. Но у многих насекомых наблюдается более сложный тип развития — с полным превращением. В этом случае личинка червеобразная. Она сначала превращается в куколку, а уже из куколки появляется взрослое насекомое.
Кожные покровы насекомых имеют сложное, многослойное строение. Прежде всего они подразделяются на наружный слой — кутикулу и внутренний слой кожных клеток — гиподерму. Веществом, определяющим основные свойства кутикулы, является азотистый полисахарид хитин, обладающий высокой механической и химической стойкостью.
Пищеварительная система насекомых
Пищеварительная система подразделяется на три общих отдела: переднюю, среднюю и заднюю кишку.
В состав передней кишки входят ротовая полость, в которую открываются слюнные железы, глотка с сильно развитой мускулатурой, удлиненный пищевод, зоб — резервуар для накопления пищи, хорошо развитый у сосущих насекомых, и компактный мускульный желудок, измельчающий пищу, лучше развитый у грызущих насекомых.
Основное пищеварение происходит в средней кишке под действием выделяющихся ферментов. Стенки средней кишки всасывают питательные вещества. У многих насекомых средняя кишка образует слепо замкнутые отростки, увеличивающие пищеварительную поверхность. В более толстой задней кишке происходит всасывание избытков воды с растворенными низкомолекулярными веществами, формируются экскременты, удаляемые через прямую кишку и анальное отверстие.
Выделительная система насекомых
Главные органы выделения насекомых — мальпигиевы сосуды, трубчатые канальцы (от двух до сотни), замкнутые концы которых свободно располагаются в полости брюшка, другими концами они открываются в кишечник на границе средней и задней кишок. Жидкие продукты метаболизма — избытки солей, азотистые соединения — избирательно всасываются тонкими стенками сосудов, концентрируются и выводятся через заднюю кишку.
Внутреннее строение насекомых
Дыхательная система насекомых
Представлена комплексом трахей — воздухоносных трубочек с упругими стенками, содержащими хитин. Воздух поступает в трахеи через дыхальца — мелкие парные отверстия, расположенные по бокам сегментов, у многих насекомых начиная от среднегруди до конца брюшка. В дыхальцах имеются запирательные аппараты, регулирующие воздухообмен. Далее трахеи многократно ветвятся вплоть до тончайших трахеол, пронизывая все тело и доставляя воздух непосредственно к органам и тканям.
Кровеносная система насекомых
Кровеносная система насекомых незамкнута, т.е. часть своего пути кровь проходит не по специальным сосудам, а в полости тела. Центральным органом является сердце, или спинной сосуд, лежащий в верхней части полости брюшка и подразделенный на ряд (6—7) однородных пульсирующих камер. Сердце переходит в аорту, которая, направляясь вперед, открывается в полость головы. Далее кровь распространяется в полости тела за счет работы сердца и сокращения диафрагм, заходя в сосуды конечностей, антенн и крыльев. В камеры сердца кровь всасывается через отверстия в боковых стенках. Кровь насекомых называют гемолимфой. Она обычно не окрашена и не содержит гемоглобина или аналогичных акцепторов кислорода, доставляемого непосредственно трахейной системой. Гемолимфа выполняет транспорт питательных веществ и экскретов, а также функции иммунитета.
Нервная система насекомых
Центральная нервная система представлена надглоточным нервным ганглием, или головным мозгом, состоящим из трех пар слившихся нервных узлов. От него отходит окологлоточное нервное кольцо, соединенное внизу с парой подглоточных ганглиев. От них в нижней части полости тела тянется брюшная нервная цепочка. Исходно парные в каждом сегменте узлы у некоторых насекомых сливаются в грудном отделе. С центральной нервной системой связана периферическая нервная система — совокупность нервов, отходящих от узлов к мышцам, и симпатическая система, идущая от подглоточных узлов к внутренним органам.
Органы чувств насекомых
Несмотря на небольшие размеры насекомые обладают сложными, высокочувствительными органами чувств. Органы зрения представлены сложными фасеточными глазами и простыми глазками. Фасеточный глаз состоит из тысяч элементарных зрительных единиц — омматидиев. Насекомые обладают развитым цветовым зрением, спектр которого несколько смещен в ультрафиолетовую область. Простые глазки, по-видимому, служат дополнительными светочувствительными органами и способны воспринимать поляризованный свет. Насекомые проявляют высокоразвитую зрительную ориентацию, некоторые из них ориентируются по солнцу с учетом его склонения.
Главными органами обоняния служат антенны, несущие множество специальных чувствительных рецепторов. Острота и специфичность обоняния насекомых необычайно велика. Самцы некоторых ночных бабочек находят самку, ориентируясь по запаху полового феромона, с расстояния 10—12 км.
Специально развитыми органами слуха обладают только некоторые насекомые. Рецепторы вкуса сосредоточены в основном на ротовых придатках — чувствительных щупиках, а у некоторых насекомых (бабочки и пчелы) обнаруживаются даже на лапках. Насекомые обладают высокоспецифичным вкусом, позволяющим безошибочно определять пищевые объекты.
В кожных покровах насекомых помимо многочисленных осязательных рецепторов некоторые рецепторы регистрируют давление, температуру, микровибрации среды и другие параметры.
Половая система насекомых
Половая система насекомых представлена половыми и придаточными железами, выводными протоками и наружными половыми органами. Женская половая система состоит из парных желез — яичников, состоящих из яйцевых трубочек. В них формируются многочисленные яйцеклетки. Выводными протоками служат идущие от яичников парные яйцеводы, объединяющиеся в непарный яйцевод, который открывается половым отверстием. С яйцеводом связана камера для хранения спермы — семяприемник. В мужской половой системе развиты парные железы — семенники, состоящие из мелких долек, продуцирующих сперматозоидов. От них отходят парные семяпроводы, объединяющиеся в семяизвергательный канал, проходящий через копулятивный орган самца. Оплодотворение у насекомых внутреннее.
Читайте также: