Как называется кожа насекомого

Обновлено: 18.04.2024

Внутреннее строение насекомых – это совокупность особенностей структуры и расположения органов, которыми представители этого класса отличаются от других живых организмов.

Содержание:

Общий план строения. Полость тела

Органы насекомых располагаются в полости тела – его внутреннем пространстве, которое делится по уровню на три отдела, или синуса. Это разделение возможно благодаря наличию в полости горизонтальных перегородок (диафрагм).

Верхняя, или дорсальная диафрагма отграничивает перикардиальный отдел, внутри которого находится спинной сосуд (сердце и аорта). Нижняя диафрагма отделяет пространство перинейрального синуса; в нем лежит брюшная нервная цепочка. Между диафрагмами находится самый широкий висцеральный (внутренностный) отдел, в котором лежат пищеварительная, выделительная, половая система и структуры жирового тела. Элементы дыхательной системы встречаются во всех трех отделах.

Каждый орган в теле насекомого имеет особое, строго определенное расположение относительно других структур; типичный вид органокомплекса можно продемонстрировать на примере схематического внутреннего строения таракана (см. фото). Посистемное внутреннее строение насекомых описано ниже.

Мышечная система

В теле насекомых до 2 000 мышц, таким образом, их количество может в 3,5 раза превышать число мускулов в организме человека. Мышечные пучки располагаются в стенках внутренних органов (висцеральные) либо прикрепляются к элементам наружного скелета (к внутренней поверхности склеритов). В последнем случае они называются скелетными. Скелетные мышцы делятся по своему расположению на головную, грудную и брюшную группы. В области прикрепления мышц к кутикуле последняя имеет гребни, бугорки и прочие выступающие внутрь тела элементы – аподемы.

Каждая мышца представляет собой совокупность мышечных волокон, а каждое волокно – это клетка определенного строения. Внутри нее находится несколько ядер, цитоплазма, большое количество митохондрий («энергетических станций», благодаря которым возможна работа мышц) и нити специальных сократительных белков (актомиозина).

В области прикрепления к кутикуле мембраны мышечных клеток срастаются с гиподермой, там же от мышц отходят прочные тонкие нити – тонофибриллы, являющиеся у насекомых некоторым аналогом сухожилий.

В мышечной ткани насекомых с очень высокой скоростью происходит обмен веществ. Кроме того, у них есть особенности нервно-мышечной связи: у некоторых в ответ на поступление к мышце одного импульса она может сокращаться несколько раз! Подобный механизм особенно часто реализуется у летающих видов, представители которых могут делать до 1000 взмахов крыльев в 1 секунду. Благодаря этим особенностям насекомые могут длительное время выполнять физическую работу, отличаются большой силой мышц (в «своих» масштабах) и медленно утомляются.

Пищеварительная система

Пищеварительная система насекомых представляет собой кишечный канал, начинающийся на переднем конце тела ротовым отверстием и заканчивающийся на задней части брюшка анальным отверстием. Кроме того, к пищеварительной системе относят железы, которые открывают свои протоки в различные отделы кишечного канала.

В структуре канала выделяют три отдела:

Передняя кишка

Включает глотку с впадающими в нее протоками слюнных желез, пищевод с имеющимся в нем расширением (зобом). Зоб переходит в провентрикулус, или мышечный желудок. Изнутри он покрыт «щеткой» из плотных зубцов, а в его стенке находятся мощные мышечные волокна. Все это позволяет провентрикулусу осуществлять механическую функцию: дополнительно измельчать и перемешивать проглоченный питательный субстрат.

У некоторых в передней кишке и на границе ее расположения со средней имеются выпячивания – дивертикулы или пилорические выросты. Зоб и выросты служат резервуарами для хранения пищи, там она обрабатывается ферментами.

Средняя кишка

Отделяется от выше лежащего отдела специальным сужением – кардиальным клапаном. Внутри средней кишки, которая обычно представлена в виде вытянутой трубки, находится очень важная структура – перитрофическая мембрана, состоящая из фибриллярных и белково-хитиновых элементов. Мембрана обволакивает поступающие порции субстрата и участвует в переваривании пищи и усвоении минеральных и других компонентов.

Задняя кишка

Ниже пилорического клапана, расположенного в нижней части среднего отдела, расположены структуры задней кишки. На ее уровне в кишечный канал обычно открываются мальпигиевы сосуды – элементы выделительной системы. Задняя кишка разделяется на две части – тонкую и прямую кишку, которые также разграничены между собой клапаном (ректальным). Кроме того, в стенках задней кишки располагаются ректальные железы, всасывающие воду.

Данная схема является универсальной, однако насекомые, которые питаются разными субстратами (твердыми и жидкими, растительными и животными), могут иметь свои особенности строения пищеварительной системы. Подробнее – в этой статье.

Выделительная система

Главными органами выделительной системы у насекомых являются мальпигиевы сосуды. Это трубкообразные структуры, слепые концы которых оканчиваются в полости тела и омываются гемолимфой, а базальные части соединяются с кишечным каналом, как это показано на фото к предыдущему разделу. Сосуды захватывают из гемолимфы конечные продукты обмена веществ (в основном белкового обмена, главным образом мочевая кислота) и выводят их в кишку, откуда они потом с экскрементами выводятся наружу.

Число мальпигиевых сосудов может быть от 1 до 250, а порой и больше. Больше всего их у пустынной саранчи.

Кроме того, функцию выведения из организма балластных веществ, метаболитов и ядов выполняют и другие органы, напрямую не относящиеся к выделительной системе. Это трахеи, избавляющие организм насекомого от летучих соединений, и железы. Также стоит упомянуть, что жировое тело и кутикула могут депонировать некоторые соединения в своих структурах.

Жировое тело

Жировым телом называется субстанция, находящаяся между органами. Условно его можно отнести к органам выделительной системы («почкам накопления»), однако оно не только накапливает метаболиты, но и выполняет множество других функций, что также создает ему сходство с «нашей» печенью и жировой тканью.

Жировое тело имеет цвет от белого до ярко-оранжевого, в наибольшем объеме располагается в брюшке. Оно накапливает запасные питательные вещества в виде гликогена или жира, в нем происходят процессы обезвреживания ядов (в том числе инсектицидов) и продуктов обмена веществ, а у некоторых насекомых в жировом теле находятся особые клетки, формирующие органы свечения.

Кровеносная система

Кровеносная система у насекомых не замкнутая, то есть их кровь (гемолимфа) циркулирует не по закрытой сети сосудов, а частично протекает в полости тела между органами. Сосудистая часть кровеносной системы образована так называемым спинным сосудом, который делится на две части: сердце и аорту.

Сердце располагается у насекомых в брюшке, имеет удлиненную форму, состоит из 1-7 камер, по бокам в нем имеются отверстия (устьица, ости) через которые орган, сокращаясь, засасывает внутрь себя гемолимфу и перекачивает ее в аорту.

Аорта расположена в грудном отделе, в ней нет камер и отверстий, она проводит кровь в направлении к голове. В последней никаких сосудов уже нет, гемолимфа изливается в ее полость, а потом под действием отрицательного давления постепенно опять перемещается к заднему концу тела, где вновь засасывается в сердце.

В основании ног и усиков также имеются дополнительные образования, напоминающие сердца и обладающие самостоятельной сократительной активностью. Благодаря их наличию кровь может циркулировать и в придатках тела.

Что касается гемолимфы, то это – прозрачная (желтоватая, зеленоватая, бурая, реже другого оттенка) жидкость, которая разносит по телу питательные вещества и собирает из клеток продукты обмена веществ, которые затем фильтруются мальпигиевыми сосудами и выводятся из организма. Дыхательной функции, как у животных, кровь насекомых не имеет, что связано с особенностями строения органов дыхания, о которых мы поговорим чуть ниже. Зато у ряда насекомых она выполняет дополнительные задачи. К примеру, некоторые жуки, защищаясь от врагов, выделяют капли гемолимфы, содержащей раздражающие вещества, из области ротовых органов или сгибов конечностей.

Дыхательная система

Дыхание насекомых осуществляется атмосферным воздухом, притом кислород доставляется к клеткам и тканям непосредственно из окружающей среды. Это возможно благодаря особому строению трахейной системы – совокупности проводящих воздух внутренних трубочек, начинающихся от боковых частей груди и брюшка отверстиями – дыхальцами.

От дыхалец внутрь тела идут более или менее прямые короткие стволики, которые впадают в основные трахейные стволы, лежащие продольно справа и слева. Иногда помимо основных у насекомых также бывают добавочные трахеальные стволы, одна пара или более. От них на уровне каждого сегмента вглубь отходят более мелкие трахеи.

К спинному сосуду и другим дорсально расположенным структурам направляется дорсальная ветвь, к органам пищеварительной и половой систем идет висцеральная ветвь, а к вентрально расположенным образованиям – вентральная.

Трахеи многократно ветвятся и оканчиваются трахеолами – самыми маленькими по диаметру трубочками, диаметр которых не превышает 1 мм. Они оплетают клетки и группы клеток, в результате чего те получают возможность путем диффузии извлекать через тонкие контактирующие мембраны кислород.

Нервная система

Она имеет очень сложное строение, но все ее компоненты состоят из одинаковых функциональных единиц – нервных клеток, или нейронов. Каждый нейрон содержит три части: тело, дендриты (многочисленные отростки, по которым клетка получает импульсы) и аксон (один отросток, по которым клетка сама передает импульсы к другим нейронам, а также рабочим органам – мышцам, железам).

Макростроение нервной системы можно представить таким образом:

центральная нервная система

(головной мозг и брюшная нервная цепочка) – состоит из ганглиев, внутри которых находятся многочисленные ассоциативные центры, контролирует работу всех органов и тканей тела насекомого;

периферическая нервная система

– представлена чувствительными и двигательными нервами, которые идут от центральной нервной системы к органам и тканям и наоборот;

симпатическая, или вегетативная система

– совокупность отдельно лежащих ганглиев и нервов, которые участвуют в управлении работой внутренних органов и особенно эндокринных желез.

Особого внимания среди этих структур заслуживают головной мозг и нервная цепочка.

Мозг насекомых состоит из трех отделов – протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Тритоцеребрум имеет самое простое строение, он расположен сразу кпереди от брюшной нервной цепочки, управляет движениями верхней губы и мышц угла рта, имеет связь с симпатической нервной системой.

Дейтоцеребрум лежит впереди от тритоцеребрума, координирует работу усиков.

Протоцеребрум, или первичный мозг, имеет самое сложное строение, включает ряд отдельных анатомических структур, обладающих многочисленными функциями и неодинаково выраженных у представителей различных таксонов (зрительные доли, грибовидные тела, протоцеребральный мост, протоцеребральные лопасти и т.д.). Именно этот отдел отвечает за анализ информации, в нем формируются рефлексы и так далее. В конечном итоге протоцеребрум не только управляет работой всех органов, но и служит местом формированияповедения насекомых.

Брюшная нервная цепочка – парная цепь ганглиев, лежащая вдоль тела на протяжении грудного и брюшного отдела. Каждая пара принимает чувствительные нервы и отдает двигательные нервы в пределах соответствующего сегмента тела. Иногда два или более ганглиев соединяются между собой, сливаясь в единое образование. В крайних случаях, например у мух, все ганглии брюшной нервной цепочки вообще собраны в одну массу, от которой к органам и тканям направляются нервы.

Органы чувств

Органы чувств – это производные нервной системы, которые содержат чувствительные окончания разных типов. У насекомых имеются:

Кутикула – внешний слой кожи насекомых, не имеющий клеточного строения и являющийся продуктом выделения гиподермы.

Кутикула насекомых выполняет несколько совершенно различных функций:

служит защитой и опорой тела насекомого,
является источником пищи во время голодания линьки,
участвует в образовании органов чувств и ротового аппарата и выстилает трахеи.

Кутикулярный экзоскелет насекомого представляет собой тонкий, но очень крепкий покров. По своим механическим качествам кутикула обладает прочностью, сравнимой с прочностью металлов (при сравнении на единицу веса). Например, у кутикулы предел прочности практически достигает 10 кг/мм 2 , и сравним со сталью, у которой этот показатель равен 100 кг/мм 2 , но при этом сталь в 7 раз тяжелее. Если взять сравнение по тем же параметрам с алюминием, то увидим, что они почти равны, но алюминий в 2 раза тяжелее.

Кроме того, кутикула обладает чрезвычайной твердостью. Некоторые насекомые способны с помощью своих мандибул проделать отверстие в металле-жести или меди.

И в связи со всем этим, во время гиподермального роста насекомых кутикула периодически сбрасывается – происходит линька. [2]

Кутикула участвует в формировании производных кожи:

Скульптурных придатков
Структурных придатков
Эндоскелетных образований

Чисто кутикулярными образованиями являются только скульптурные придатки кожи. К ним относятся всевозможные шипики (и хетоиды), бугорки, бороздки и вдавленные точки. Скульптурные придатки кожи встречаются у насекомых очень часто, так как склеротизация кутикулы способствует их образованию, и многие виды можно отличать именно благодаря таким скульптурам на теле.

Совместно с гиподермальным слоем кожи кутикула создает структурные образования, объединенные под названием хетты (chaetae).

Кутикула формирует не только экзоскелет, но и эндоскелет насекомых. Она образует множество внутренних выростов, образуя внутренний каркас насекомого, к которому крепятся мышцы и который служит опорой внутренним органам. [1]

Строение кутикулы насекомых

А - кутикула и гиподерма; В - строение эпикутикулы.

1 - эпикутикула; 1а - цементрый слой; 1b - восковой слой; 1с - внешний слой эпикутикулы; (липыдный и кутикулиновый слои;) 1d - внутренний слой эпикутикулы (гомогенный); 2 - экзокутикула; 3 - эндокутикула; 4 - гиподерма; 5 - базальная мембрана; 6 - гиподермальная клетка; 6а - поровый канал; 7 - железистая клетка; 8 - трихогенная клетка; 9 - тормогенная клетка; 10 - нервные волокна; 11 - сета (волосок); 12 - хетоид; 13 - выход железы.

Строение кутикулы

В типичном случае кутикула состоит из толстой внутренней ламинарной (слоистой) кутикулы и тонкой наружной эпикутикулы.

Ламинарная кутикула состоит из внутренней эндокутикулы и внешней экзокутикулы. Оба слоя построены из гликопротеина, представляющего собой комплекс высокомолекулярного полисахарида хитина и белка, причем считают, что микрофибриллы хитина погружены в белковый матрикс.

Экзокутикула отсутствует в сочленениях и вдоль швов, где происходит отделение наружного скелета при линьке.

Кутикулярные пластинки (ламеллы) образованы чрезвычайно тонкими слоями микрофибрилл. при этом продольные оси микрофибрилл, лежащих в разных плоскостях, повернуты на несколько градусов по отношению друг к другу. Такая конструкция, подобно фанере, характеризуется высокой прочностью.

Наружный слой ламинарной кутикулы (экзокутикула) химически устойчив и не подвергается действию линочной жидкости. Экзокутикула чаще всего построена из хинонов (производные фенолов), которые создают поперечные связи между смежными белковыми цепями микрофибрилл, что делает эти последние прочными и устойчивыми образованиями.

Ламинарную кутикулу с ее пластинками пронизывают крошечные поровые канальцы. Они проходят от гиподермы к внутренним слоям эпикутикулы и заключают в себе нитевидные (плазматические) отростки эпителиальных клеток.

Поровые канальцы выполняют функцию протоков для транспортирования секретов, выделяемых эпителиальными клетками, таких, как воск, дубильные вещества и материал для построения кутикулы. С каждой клеткой гиподермы может быть связано от 50 до 70 поровых канальцев. У таракана их плотность достигает 1,2 млн. на 1 мм 2 .

Эпикутикула

Несмотря на то что эпикутикула очень тонкая, она состоит из 4 слоев, образованных веществами, секретируемыми эпителиальными клетками и кожными железами.

Под наружным цементным слоем (секретируемым кожными железами) располагается восковой слой, за которым следует чрезвычайно тонкий слой плотного кутикулина, а затем более толстый слой гомогенной кутикулы, прилегающий к наружной части экзокутикулы.

Наружный цементный слой эпикутикулы присутствует там, где есть кожные железы, а его толщина и протяженность сильно варьируют. В экзоскелете жуков этот слой наиболее толстый, а у большинства взрослых насекомых, покрытых чешуйками, он отсутствует.

Восковой слой построен из чрезвычайно длинных углеводородных цепей.

Кутикулиновый слой покрывает все тело насекомого, за исключением некоторых сенсорных образований. Он состоит из двух липидных слоев, которые на поперечном срезе выглядят как единая тонкая и плотная полоска толщиной от 10 до 20 нм.

Этот исключительно важный слой выполняет несколько функций. Он проницаем для веществ, стимулирующих линочные процессы, но не пропускает линочную жидкость и не растворяется в ней. При некоторых условиях он проницаем для воска и воды.

Кроме того, характер поверхности и скульптурирование экзоскелета насекомых, а также образование волосков, чешуек и микротрихий тесно связаны с кутикулиновым слоем, создающим опору для воскового слоя.

Плотный гомогенный слой покрывает большую часть тела насекомого, а также трахеи (но не трахеолы) и участвует в образовании выстилки органов чувств и некоторых желез.

Эпикутикулу пронизывают продольные цилиндрические нити (филаменты), имеющими 6—13 нм в диаметре. Эти филаменты представляют собой жидкокристаллические структуры, состоящие из липидов и воды. Поскольку они наиболее многочисленны в местах секреции воска, их первоначально назвали восковыми канальцами. Они, по-видимому, служат путями, по которым транспортируется воск, откладывающийся па поверхности кутикулинового слоя.

Эпикутикула, таким образом, представляет собой своего рода проводник, по которому воск направляется к поверхности тела, и барьер, препятствующий потере воды и проникновению ее внутрь. Нарушение воскового слоя у наземных насекомых приводит к потере воды. [2]

Внешнее строение насекомых – особенности морфологии насекомых, которые обусловливают их отличие от других живых организмов.

Содержание:

Тело насекомого состоит из трех частей – головы, груди и брюшка, каждая из частей снабжена рядом придатков. Если говорить об их основном функциональном значении, то голове, на которой расположены органы зрения, ротовой аппарат и осязательные элементы, принадлежит рецепторная функция, грудь с прикрепленными к ней ногами и крыльями имеет локомоторную функцию, а брюшко является основным вместилищем внутренних органов. [4] [2]

В пределах каждой своей части тело насекомых разделено на сегменты, или членики – участки с более или менее заметным разделением между собой. «Дробление» головы, груди и брюшка обусловлено двумя основными причинами:

во-первых, чрезвычайной подвижностью тела, необходимой для передвижения, добывания пищи и осуществления других жизненных функций,
во-вторых, неизбежной эволюционной схожестью с представителями более низких ступеней (кольчатые черви, многоножки).

Части тела и его сегментация на примере Paederus dermatitis

1 –голова, 2 – грудь, 3 – брюшко, 4 – сегменты груди, 5 – сегменты брюшка

В отличие от предков, у которых каждый членик тела имел примерно одинаковое строение, у насекомых сегменты утратили абсолютную схожесть и имеют свои особенности. [2] [4]

Голова. В составе головы находятся 5-6 сегментов, обычно практически слившихся между собой. Их бывает сложно различить друг от друга, хотя порой они различаются по цвету.
Грудьнасекомых состоит из трех отдельных сегментов, за исключением представителей подотряда Стебельчатобрюхих; у них первые два членика различить можно, а третий сливается с первым сегментом брюшка.
Брюшко. В составе брюшка имеется 10-11 сегментов, однако видимых члеников может быть и меньше, так как иногда они преобразуются в другие структуры или вторично утрачиваются; минимальное количество – 4. Видимые сегменты обычно хорошо различаются между собой. [2][4](фото)

Членики, находящиеся в составе одной части тела, могут лучше или хуже смещаться относительно друг друга. На голове подвижными являются только части, формирующие ротовой аппарат, а сегменты, образующие головную капсулу, сливаются; грудь малоподвижна, а брюшко может изгибаться, особенно хорошо – у видов, имеющих жало. Разделение на части тела и сегменты наблюдается у насекомых на всех фазах развития, кроме яйца. [2] [4]

Стенка тела и экзоскелет

В отличие от Позвоночных, насекомые не имеют внутреннего скелета, зато поверхность их тела покрыта особой структурой – кутикулой разной степени плотности. Ее главные функции – защитная и опорная; она создает каркас, служит местом прикрепления мышц и барьером, отделяющим полость тела от внешней среды. У многих насекомых, в первую очередь, жуков, внешняя стенка уплотнена настолько, что превращена в панцирь; у других наиболее плотными являются голова и грудь, так как они служат местами фиксации жевательной и локомоторной мускулатуры. [2]

У личинок кутикула менее плотная, чем у взрослых особей; ее гибкость обусловлена тем, что в период активного развития происходит увеличение размеров тела, поэтому она должна иметь возможность растягиваться. Также на протяжении взросления личинки проходят ряд возрастов, несколько раз сбрасывая кутикулу по мере роста. [2] Так, у гусениц американской белой бабочки от 6 до 11 возрастов, а щетинохвостка Thermobia domestica на протяжении жизни может линять до 60 раз. Сразу после сбрасывания шкурки (экзувия) кутикула является наиболее податливой, а с течением времени вновь становится плотной. [2]

Некоторые участки покровов насекомых уплотнены и сильно склерозированы, «усилены» щитками и пластинами, что позволяет создать частям тела дополнительную защиту. В целом, насекомые имеют очень прочный экзоскелет. В таких условиях возможность передвижения обеспечивается подвижным соединением отдельных склеритов (монолитных участков кутикулы) и наличием между ними мембранозных участков. [2]

Кожа насекомых состоит из трех основных слоев: кутикулы, гиподермы и базальной перепонки. Кутикула составляет наружный слой кожи, не имеет клеточного строения и представляет собой основной продукт выделения гиподермы. Она образует наружный скелет насекомых, служит опорой для прикрепления мышц, выполняет механическую функцию. Кутикула предохраняет от механических повреждений, хищников, высыхания и охлаждения; она определяет форму и очертания насекомых, окраску их тела. Без кутикулы насекомые, находящиеся в полете даже короткий срок, не могли бы избежать рокового для них испарения. Кутикулярный скелет — тонкий и очень прочный покров. По своим механическим свойствам кутикула обладает прочностью, сравнимой с прочностью металлов (на единицу массы). Предел прочности кутикулы — 10 кг/мм2, стали — 100 кг/мм2, но она в 7 раз тяжелее; алюминия — 10 кг/мм2, но он в 2 раза тяжелее. Кроме того, кутикула обладает чрезвычайной твердостью. Некоторые насекомые при помощи мандибул прогрызают отверстия в жести, меди, свинце (рогохвосты).
Кутикула разделена на два слоя: наружный и внутренний. Наружный слой — эпикутикула — очень тонкий (1—4 мм), хорошо развит у наземных насекомых, непроницаем для воды и плохо ею смачивается. Несмачиваемость очень важна для насекомых при контакте с водой, она также препятствует высыханию тела в воздушной среде. Это свойство эпикутикулы объясняется присутствием в ее составе воска и липоидов. Нарушение целостности эпикутикулы вызывает резкое возрастание потери воды в организме, а также облегчает проникновение ядовитых веществ.
Внутренний слой — прокутикула — во много раз толще эпикутикулы, достигает нескольких сот микрон. Она часто состоит из двух слоев: экзокутикулы и эндокутикулы. Биохимическую основу прокутикулы составляют хитин и белки. Хитин содержится в количестве 25 — 60% и является высокомолекулярным полимером из числа азотных полисахаридов (поли-N-α-глюкозамин; формула близка по структуре гликогену и целлюлозе). Он очень стоек к химическим воздействиям, нерастворим в щелочах и органических растворителях, таких, как спирты и эфиры. Слабые кислоты на него не действуют, но сильные — растворяют. У большинства жуков кутикула склеротизирована, образует на теле твердый панцирь, но у личинок и мелких насекомых, таких, как тли, она очень гибкая. Такая гибкость свойственна кутикуле в местах сочленения, что обеспечивает необходимую подвижность тела.
Прокутикула пронизана тончайшими (менее 1 мм в диаметре) поровыми канальцами, которые тянутся от эпикутикулы и содержат отростки цитоплазмы гиподермальных клеток. Число поровых канальцев громадно и достигает многих тысяч на каждый 1 мм2 кожных покровов. Они служат путями, по которым продвигаются вещества из гиподермы к эпикутикуле.
Вопрос о проницаемости кутикулы имеет существенное значение для понимания взаимоотношений насекомых со средой и при химической борьбе с ними. Выполняя защитную механическую функцию, кутикула вместе с тем играет роль физиологического фактора: она препятствует проникновению ядов в организм и испарению воды из него. Ho те органические яды, которые растворимы в жирах, легко проникают через кутикулу в организм при его контакте с ядом. Кожные покровы имеют ряд производных — различные структурные образования: волоски, щетинки, чешуйки (бабочки). Нередко волоски образуют на теле насекомых густой покров (шмели, ночные бабочки). Шпоры на ногах, шипы на теле могут служить систематическим признаком при определении насекомых. Чешуйки бабочек — это пластинчатые образования разнообразной формы, располагающиеся кровлеобразно. Чешуйки встречаются и у других насекомых, например у жуков-долгоносиков.
С кожными покровами связана окраска насекомых. Различают окраску тела пигментную (химическую) и структурную (физическую). Пигменты располагаются в кутикуле, гиподерме или крови и жировом теле. Основные пигменты меланины — сложные вещества белкового характера. Инсектовердин обусловливает зеленую окраску насекомых.
Насекомые обладают множеством желез. Одни из них выделяют секреты наружу, другие — внутрь, третьи занимают промежуточное положение. Различают железы восковые, пахучие, ядовитые, отпугивающие, прядильные, линочные.

во-первых, чрезвычайной подвижностью тела, необходимой для передвижения, добывания пищи и осуществления других жизненных функций,
во-вторых, неизбежной эволюционной схожестью с представителями более низких ступеней (кольчатые черви, многоножки).

В отличие от предков, у которых каждый членик тела имел примерно одинаковое строение, у насекомых сегменты утратили абсолютную схожесть и имеют свои особенности.

Голова. В составе головы находятся 5-6 сегментов, обычно практически слившихся между собой. Их бывает сложно различить друг от друга, хотя порой они различаются по цвету.
Грудьнасекомых состоит из трех отдельных сегментов, за исключением представителей подотряда Стебельчатобрюхих; у них первые два членика различить можно, а третий сливается с первым сегментом брюшка.
Брюшко. В составе брюшка имеется 10-11 сегментов, однако видимых члеников может быть и меньше, так как иногда они преобразуются в другие структуры или вторично утрачиваются; минимальное количество – 4. Видимые сегменты обычно хорошо различаются между собой.

Стенка тела и экзоскелет

У личинок кутикула менее плотная, чем у взрослых особей; ее гибкость обусловлена тем, что в период активного развития происходит увеличение размеров тела, поэтому она должна иметь возможность растягиваться. Также на протяжении взросления личинки проходят ряд возрастов, несколько раз сбрасывая кутикулу по мере роста. Так, у гусениц американской белой бабочки от 6 до 11 возрастов, а щетинохвостка Thermobia domestica на протяжении жизни может линять до 60 раз. Сразу после сбрасывания шкурки (экзувия) кутикула является наиболее податливой, а с течением времени вновь становится плотной.

Строение головы и ее придатков

Голова является передним отделом тела насекомых, представляет собой сплошную капсулу и состоит из нескольких склеритов, парных и непарных. Они плотно соединены между собой и разделены рядом швов. У типичной головы насекомого различают дорсальную, вентральную сторону, латеральные части и лицевой отдел. В голове выделяют несколько областей: лоб, темя, затылок, наличник, верхняя губа, щеки, защеки. Также на ней располагаются органы зрения (сложные фасеточные глаза, простые глазки) и придатки – ротовой аппарат и усики.

Ротовой аппарат

насекомых может иметь различное строение, в зависимости от пищевых предпочтений их обладателей, однако, в любом случае, в нем различают определенные структурные элементы, в большей или меньшей степени видоизмененные. Это верхняя губа, три пары так называемых ротовых конечностей (мандибулы, максиллы, нижняя губа) и подглоточник – образование в виде выступа, направленное в сторону ротовой полости и находящееся на вентральной поверхности головы.

Усики

или антенны, находятся в верхне-латеральной части головной капсулы. Это два симметричных членистых образования, присутствующие у всех, кроме представителей отряда Бессяжковые. В зависимости от строения, антенны могут быть щетинковидными, нитевидными, булавовидными, пильчатыми или другими.

Постановка головы, то есть ее соединение с телом, бывает неодинаковым, в зависимости от способа добывания пищи насекомым. Она сочленяется с грудью при помощи короткого шейного отдела, который у большинства выражен незначительно или незаметен.

Строение груди

Грудь – это средний отдел тела, имеющий форму, приближенную к цилиндрической, и снабженный придатками в виде трех пар ног (у некоторых бабочек задняя пара редуцирована) и двух пар крыльев (их количество также может быть меньше, иногда они отсутствуют).

Грудь состоит из трех сегментов – переднегруди, среднегруди и заднегруди, а каждый из этих члеников разделен на верхнее (тергит) и нижнее (стернит) полукольца, соединенные по бокам при помощи гибкой плейральной мембраны. Все три тергита образуют спинку (переднеспинка + среднеспинка + заднеспинка), а стерниты – грудку (переднегрудка + среднегрудка + заднегрудка). Сегменты груди неравномерно развиты у разных насекомых, степень их развития во многом зависит от образа жизни и способа передвижения. Например, пчелы, стрекозы и другие летающие виды обладают крупными средне- и заднегрудью, к которым прикреплены крылья, а жуки-щелкуны, перемещающиеся на ногах, отличаются развитой, большой, отделенной от остальных члеников переднегрудью

В передней части грудь соединена и головой, в задней переходит в брюшко.

К каждому из сегментов груди у взрослых насекомых прикреплено по паре конечностей, основная функция которых состоит в обеспечении возможности передвижения. Типичная конечность состоит из пяти частей: тазика, вертлуга, бедра, голени и лапки. Лапки обычно разделяются еще на 2-5 члеников, бывают снабжены коготками и присосками. У некоторых насекомых на конечностях есть выросты, гребни, ребра, шипы или волоски.

Конечности могут иметь разную специализацию – видоизменения в зависимости от образа жизни и способа передвижения. Различают бегательные, ходильные, прыгательные, копательные, хватательные и собирательные типы ног. При этом, у одного и того же насекомого видоизменениям далеко не обязательно подвергаются все ноги (как, например, у жужелиц, у которых они бегательные). Специализированными часто оказываются либо передние, либо задние конечности: медведка роет ходы при помощи копательных передних ног, а кузнечик перемещается, отталкиваясь задней парой прыгательных.

Ноги личинок, если они есть, не имеют специализации, отличаются упрощенным строением и могут быть расположены как на грудных, так и на брюшных сегментах тела.

Крылья

У насекомых, как правило, две пары крыльев. В меньшем числе случаев их всего два, например, у представителей отряда Двукрылых. Также есть виды, вообще не имеющие крыльев – Щетинохвостки, Бессяжковые, высшие насекомые, находящиеся на личиночной стадии развития.

Крылья могут иметь самую разную форму, плотность, цвет и другие особенности , однако, в любом случае, крыловая пластинка состоит из основания (базальная часть) и вершины (апикальная часть). По строению они могут быть перепончатыми (пчелы, цикады, комары и др.), кожистыми (клопы) и роговыми (жуки). Крыло жука и, к примеру, бабочки сложно сравнить между собой: их микроструктура в значительной степени уникальна в пределах отряда, семейства и даже рода, она может быть представлена чешуйками, наслоением ороговевших пластинок или другими элементами, а также их сочетанием.

Крыло является продолжением внутренней полости тела, так как оно состоит их двух слоев, между которыми располагаются каналы с нервными волокнами и гемолимфой, называемые жилками. Особенно хорошо они видны на прозрачных перепончатых крыльях; жилки, каждая из которых имеет свое название и/или номер, формируют на них особый рисунок, называемый жилкованием.

Строение брюшка и его придатков

Брюшко – это задний отдел тела насекомых, который заключает в себе большую часть внутренних органов. Оно имеет различное строение и, аналогично груди, состоит из сегментов, а каждый из них, в свою очередь, формируется из верхнего и нижнего полуколец и боковых плейральных пластинок. Число видимых сегментов бывает разным, и нередко на брюшке насекомого можно увидеть неодинаковое количество тергитов и стернитов. Форма, длина и другие особенности морфологии этой части тела у насекомых имеют огромное количество вариаций.

На брюшке нет конечностей, однако он снабжен большим количеством придатков. На его боковых частях имеется ряд парных углублений, которые называются дыхальцами; это наружные отверстия трахей, через них в органы дыхания входит и выходит воздух. В пределах задних сегментов располагаются яйцеклад у самок и копулятивный аппарат у самцов, а также анальное отверстие. От последнего членика брюшка у некоторых отходят церки – выросты, представляющие собой остатки редуцированного 11-го сегмента брюшка. Часто брюшко служит местом расположения выводных протоков желез, а у личинок на нем могут располагаться ложные ноги.

Окраска тела

Насекомые очень сильно отличаются друг от друга по цвету, причем зачастую – кардинальным образом. Некоторые, существуя в окружении большого числа хищников, «предпочитают» маскирующие окраски, другие окрашены в яркие, иногда даже уникальные цвета, отличающие представителя определенного рода или вида от других живых существ.

Определенный цвет чаще всего обусловлен наличием в покровных тканях пигментов (меланинов, каротиноидов, оммохромов, тетрапирольных соединений), располагающихся в кутикуле или под ней (в гиподерме), а у некоторых видов окраска обусловлена тем, что сквозь прозрачную кутикулу видны внутренние органы. К примеру, у рыжих тараканов просвечивают наружные края переднеспинки, а у большинства личинок жесткокрылых прозрачны все покровы (субгиподермальная окраска). Все перечисленные разновидности объединяются под названием пигментного типа окраски, так как цвет тела насекомого в названных случаях определяется наличием в нем определенных химических веществ.

Существует и другой вариант – так называемый физический тип окраски, который обусловлен преломлением света на отражающих частицах, из которых состоят покровы. Таким образом окрашены крылья у Чешуекрылых, при этом неодинаковая структура и расположение чешуек на сторонах крыла порой обеспечивают им отличающуюся окраску. Так, у бабочки Morpho Eugenia верхняя сторона крыльев ярко-голубая, а нижняя – серебристо-бежевая.

Строение тела и образ жизни

Особенности строения, которыми насекомые отличаются друг от друга, в значительной степени обусловлены их образом жизни, о котором зачастую можно судить уже по такому простому признаку, как форма тела. К примеру, у видов, ведущих скрытный образ жизни, оно часто уплощенное и продолговатое, что позволяет им легче прятаться в небольших укрытиях, у водных жуков веретенообразное, обтекаемое и не мешающее передвижению в воде, и т.д.

В связи с жизненными потребностями, некоторые виды отличаются более развитыми или, наоборот, редуцированными частями тела и их придатками. Так, у стрекоз из-за активного функционирования летательного аппарата довольно массивны средний и задний тергиты спинки, а у Бессяжковых, обитающих в темных пещерах, практически не представлены органы зрения.

У социальных насекомых видоизменения тела связаны не столько с интересами особи, сколько с интересами колонии. Внутри семья разделена на касты, представители каждой из которых обладают своими особенностями строения. К примеру, у некоторых видов тропических муравьев каста солдат отличаются крупной головой с мощными челюстями, чего нет у остальных особей, а среди колонии пчел рабочие имеют собирательные конечности для сбора пыльцы, а матка – нет.

Говоря о зависимости между морфологией и образом жизни, можно бесконечно перечислять самые различные примеры. Строение ног, тип ротового аппарата, контуры крыльев – если оценить все черты внешнего строения в совокупности, можно с уверенностью судить о многих аспектах существования насекомого, что иногда помогает в определении видовой принадлежности особей.

Читайте также: