Тема: Строение насекомых

1 Знакомство с классами типа членистоногих

Насекомые относятся к обширному типу членистоногих — Arthropoda. Помимо насекомых в него входят разнообразные животные, имеющие твердый внешний скелет, расчлененный на сегменты.

Этот тип является самым многочисленным в животном мире. Он объединяет свыше 1,5 млн. видов (по отдельным оценкам 2…7 млн. видов). Представители это­го типа весьма приспособлены к жизни в различных условиях среды, они играют огромную роль в жизни леса и биосферы.

Тип членистоногих состоит из 4-х классов (табл. 1). Необходимо усвоить отличительные признаки этих классов, указать полезных и вредных представителей. В рабочую тетрадь записывается табл. 1, характеризующая признаки этих классов.

По коллекциям рассматриваются признаки внешнего стро­ения тела типичных представителей отдельных классов: мок­рицы, раки, пауки, клещи, кивсяки, жуки, бабочки и т. д.

Таблица 1 Тип членистоногие - Arthropoda

Классы членистоногих	Тело состоит из:	Усики	Ротовые органы	Ноги	Органы дыхания
Ракообразные в лесу: мокрицы	головогруди и брюшка	2 пары	3 пары	много пар	жабры
Паукообразные в лесу: пауки, скорпионы, клещи, ложные скорпионы	головогруди и брюшка	нет	2 пары	4 пары	легкие и трахеи
Многоножки в лесу: кивсяки, геофилиды, костянки	головы и червеобразного туловища	1 пара	3 пары	много пар	трахеи
Насекомые	головы, груди и брюшка	1 пара	3 пары	3 пары	трахеи

Класс насекомые - INSEKTA

Происхождение насекомых связывают с действием процесса олигомеризации (уменьшения числа однородных структур, выполняющих одинаковые функции) в процессе эволюционного развития от червеобразного членистого предка (рис 1).

К этому классу относятся шестиногие членистоногие, имеющие сложный цикл развития с превращением и тело, разделенное на 3 отдела. Передний отдел - это голова, несущая глаза, антенны и 3 па­ры ротовых частей. Следующий отдел — грудь, состоящая из 3 сегментов, каждый из которых обычно несет по паре ног; у летающих насекомых второй и третий сегменты груди несут также по паре крыльев. Задний отдел тела - брюшко. Оно состоит из 4…11 сегментов и не имеет ног. Последние сегменты брюшка обычно несут видоизмененные придатки, приспособленные для спаривания или для откладки яиц. Экзоскелет насекомых, как и других членистоногих, обеспечивает защиту внутренних органов и сохранение формы тела.

За исключением некоторых живородящих форм, все насе­комые откладывают яйца. Непо-ловозрелые насекомые линя­ют несколько раз в течение своего развития до взрослой ста­дии и, как правило, при каждой линьке увеличиваются разме­ры тела и появляются специализированные органы.

Неполовозрелые насекомые не имеют крыльев. Единст­венным исключением являются некоторые поденки, у которых последняя кратковременная неполо­во-зрелая стадия уже имеет функциональные крылья. Неполо­возрелые особи у насекомых с полным циклом развития внешне не похожи на взрослых (гусеница – бабочка) и могут не иметь структур, типичных для взрослых насекомых.

Насекомые представляют самую многочисленную по видам группу животных. Иногда численность насекомых бывает столь велика, что они образуют целые тучи.

Насекомые заселяют все типы экосистем планеты, за исключением глубин океана. Они живут в тропиках и являются одними из немногих пос­тоянных обитателей района Южного полюса.

Приспособительные возможности насекомых

Насекомые являют собой самую высокоразвитую группу наземных артропод. Механические преимущества экзоскелета создали условия для дальнейшей специализации, обеспечившей им перевес над своими конку­рентами. Благодаря наличию экзоскелета насекомые получи­ли большую поверхность для прикрепления мускулатуры, прекрасные возможности для регуляции испарения воды, что особенно важно для животных с малыми размерами, почти полную защиту жизненно важных внутренних органов от внешних повреждений.

Наиболее важные черты специализации насе­комых:

Крылья. Являются продуктом коренного, революционного развития животных (принцип ароморфоза). Способность к полету неизмеримо увеличи­ла шансы насекомых на выживание и распространение по планете. Увеличились возможности для питания и размножения и появились новые способы избегания вра­гов. Расширение возможностей для добывания пищи открыло путь для использования более специфических ее источников, особенно в тех случаях, когда пища или места выплода име­лись в ограниченном количестве и были труднодоступны.

Небольшие размеры. Эволюция насекомых шла в направлении развития большого числа мелких особей, нежели небольшого числа крупных. Это позволяло использо­вать многие новые необычные виды пищи, встречающиеся в небольших количествах, а также создавало больше возможнос­тей для укрытия и избегания врагов. Недостаток малых раз­меров состоит в том, что поверхность тела непропорци­онально велика по сравнению с его объемом. Это сильно повы­шает испарение и делает наземную жизнь практически невоз­можной для животных с тонкими покровами тела. Приобретенный склеротизированный кутикулярный экзоскелет насекомых обеспечива­ет им регуляцию испарения, что позво­ляет им быть малого размера.

Полный метаморфоз. Жизненный цикл насе­комых состоит из 4 стадий: 1) яйцо; 2) личинка, или пита­ющая стадия; 3) куколка, или покоящаяся переходная стадия; 4) взрослое насекомое, или репродуктивная стадия (имаго). Такой тип жизненного цикла встречается у групп насекомых с наи­большим числом видов, в том числе у жуков и мух. Почти у всех насекомых с таким типом жизненного цикла рост проис­ходит только за счет личиночного питания. У взрослого насе­комого потребляемая пища в основном тратится на созревание половых продуктов. Разные жизненные задачи поз­воляют личинкам и взрослым особям жить в совершенно раз­ных местообитаниях с разными условия существования, пос­кольку условия жизни личинки должны быть благоприятны для быстрого роста, а условия жизни взрослой особи - для спаривания и расселения. Полный мета­морфоз открыл насекомым доступ к огромному числу разнообразных местообитаний и видов пищи, что привело к развитию сложных типов поведения. Полный метаморфоз поз­воляет виду использовать преимущества двух абсолютно раз­ных типов местообитания и в то же время избегать многих их отрицательных сторон.

Полный метаморфоз отсутствует почти у половины отря­дов, но у них появляются другие адаптивные особенности.

Увеличение числа видов. Основные причины, с точки зрения теории эволюции, приведшие к такому видовому разнообразию насекомых следующие:

1. Многие виды насекомых приспособлены к жизни только в узких рамках некоторых экологических факторов, таких, как хозяева, температура, влажность. При относительно неболь­ших, но длительных изменениях климата, как это имело место в ледниковый период, ареал таких видов разбивается на изо­лированные части.

2. Благодаря способности к полету, крылатые насекомые могут перемещаться на большие расстояния, преодолевая с воздушными массами водные и другие преграды. В результате таких перемещений популяции насекомых могут заселить но­вые места обитания, географически изолированные от мест обитания основных популяций вида. Такие популяции-коло­низаторы могут развиваться в новые виды.

3. Генетическая несовместимость между изолированными популяциями, выражающаяся в невозможности спаривания и развития потомства, может возникнуть у насекомых очень ско­ро из-за короткой продолжительности жизни одного поколения и привести к ускоренному видообразованию.

Ни один из этих факторов нельзя считать наиболее важ­ной причиной того, что насекомые достигли огромного разно­образия и численности. Процесс может быть обуслов­лен и различными комбинациями этих и других факторов.