Тип Членистоногие

Это самый многочисленный и разнообразный тип Царства животных (~1 млн. видов). Представители этого типа имеют членистые конечности.

Членистоногие заселили все жизненные сферы – воду, почву, воздушную среду.

Классификация

1. Класс Трилобиты: водные формы, которые вымерли; тело: голова-туловище-брюшко.

2. Класс Многоножки (тело: голова – туловище и до 100 ходильных ног).

3. Класс Ракообразные (тело: головогрудь – брюшко, 5 пар ходильных ног, все формы водные, кроме мокрицы и сухопутного вида краба – пальмового вора, который питается кокосовыми орехами).

4. Класс Паукообразные (тело: головогрудь – брюшко, у клещей (отряд) – тело слитное, т.е. все сегменты слиты в один массив, 4 пары ходильных ног).

5. Класс Насекомые (тело: голова – грудь – брюшко, 3 пары ходильных ног; гексаподы – шестиногие).

Характеристика

Внешнее строение

Тело сегментировано, группы сходных сегментов образуют три отдела: голову, грудь и брюшко, выполняющие различные функции. Это первый признак типа.

Второй признак – наличие членистых придатков (конечностей), отсюда название типа.

Членистые придатки отходят от каждого сегмента тела и, в зависимости от расположения, выполняют те или иные функции. Они возникли на основе параподий кольчецов (но гораздо совершеннее их). Являются многочленными рычагами.

Придатки можно дифференцировать в зависимости от расположения и выполняемой функции.

Голова:

1. Органы чувств.

2. Ротовой аппарат того или иного типа (колюще- сосущий у комаров; грызущий у тараканов; сосущий у клопов; лижущий у мух).

Грудь – ходильные ноги (конечности), у разных классов разное количество конечностей. У ракообразных 5 пар; у паукообразных 4 пары; у насекомых 3 пары.

Брюшко:

1. плавательные ножки (у водных форм).

2. органы полового размножения.

3. другие функции (паутинные бородавки, ядовитые железы у скорпиона).

Покровы тела имеют сложное строение и содержат хитин (азотсодержащий полисахарид). Роль хитинового покрова:

1. Защита – он прочный, твердый, у некоторых видов пропитан солями кальция, у ракообразных образует щит или панцирь.

2. Препятствует испарению воды – покрыт восковым налетом.

3. Экзоскелет (наружный скелет организма, к которому прикреплены мышцы) – поперечно – полосатые мышцы группируются в пучки – это позволяет совершать разнообразные движения .

4. !!! Хитиновый покров ограничивает рост организма, поэтому у ракообразных периодически происходит линька – сбрасывание старого покрова и образование нового.

Механизм линьки: старая кутикула отделяется от тела, лопается и особь покидает её, тем временем кожный эпителий выделяет новую мягкую кутикулу, пока новый покров тела не затвердеет, размеры тела быстро увеличиваются. В этот момент – уязвимы.

Нервная система и органы чувств

НС ганглионарного (узлового) типа. Для этой группы организмов характерна цефализация – слияние нервных ганглиев в передней части тела (головной мозг). Головной мозг – гомолог надглоточного ганглия кольчецов.

Имеется окологлоточное нервное кольцо и брюшная нервная цепочка, которая отличается от брюшной нервной цепочки кольчецов тем, что у членистоногих нервные ганглии сливаются друг с другом, их становится меньше, но зато они крупнее.

Например, у насекомых в грудном отделе 3 сегмента, но один нервный ганглий (т.е. 3 слились в 1).

С головным мозгом связаны органы чувств. Членистые придатки головы – усики (антенны), одна или две пары, выполняют функции обоняния и осязания, причем, если усиков 2 пары, то короткие реагируют на запахи (антеннулы), а длинные выполняют функцию осязания (антенны).

Глаза имеют разное строение: простые глаза (как у кольчецов)– у многоножек, пауков, эти глаза не формируют изображения.

У всех остальных представителей глаза сложные – фасеточные, состоящие из многочисленных элементов – омматидий (их около 30 тысяч).

Каждый элемент формирует изображение определенной части пространства, так складывается полное изображение (мозаичное зрение).

Органы равновесия:

1. статоцисты (клетки).

2. статолиты (в виде камешков).

Имеется орган химического чувства.

У человека светочувствительный аппарат – палочки и колбочки, колбочки функционируют при ярком свете, палочки в сумерках. В колбочках имеется 3 группы пигментов, у членистоногих их больше: у мухи – 5, у жуков – 10 (самцы ярко раскрашены, чтобы самки лучше их видели, а главное – самцы различают друг друга во время битвы).

Обоняние: насекомые выделяют феромоны – летучие вещества, которые определяются только особями данного вида, это так называемый половой дух, насекомые чувствуют запах феромонов на расстоянии до 1 километра.

Водные формы чувствуют изменение концентрации солей в воде, сухопутные – степень влажности воздуха, все насекомые воспринимают магнитное поле и располагаются параллельно его линиям, они могут отличать поляризованный свет от неполяризованного (т.е. не только частоту колебаний, но и плоскость колебаний волны).

Полость тела – смешанная, т.е. представляет собой слияние первичной и вторичной полости. Она представлена щелевидными пространствами – лакунами, всё остальное заполнено паренхимой(есть и целомические участки).

Кровеносная система

Сердце расположено на спинной стороне. Вся система сосудов незамкнутая.

Гемолимфа (смесь крови с полостной жидкостью) часть пути идет по сосудам, затем изливается в лакуны, после чего собирается в сосуды и возвращается в сердце. Чаще всего гемолимфа бесцветна, но иногда голубая (из-за пигмента гемоцианина или красная).

Система дыхания

Жабры (у водных). Жабры – это кожные выросты, богато снабженные кровеносными сосудами( являются производными конечностей).

Легочные мешки и трахеи (у наземных).

Легочные мешки – тонкостенные листовидные выросты стенки тела, вдающиеся в полость мешка, которая сообщается с наружной средой дыхательной щелью. Трахеи – системы разветвленных трубочек, выстланных хитином, в которые поступает воздух через дыхательные отверстия (дыхальца).

У ракообразных – жаберное дыхание.

У паукообразных – либо легочные мешки, либо сочетания легочных мешков с трахеями. У мелких клещей дыхание происходит путем диффузии через тонкий покров тела

У насекомых – трахеи, причем обмен газами между тканями и трахеями идет почти без участия гемолимфы, которая утрачивает дыхательную функцию, кислород по трахеям доставляется прямо к клеткам тканей (в этом и состоит отличие трахейного дыхания от жаберного и легочного).

Вывод: в случае трахейного дыхания сосудистая система берет на себя только трофическую функцию (т.е. питание, а в случае легочного – 2 функции: трофическую и дыхательную).

Пищеварение

Членистые придатки головы образуют ротовой аппарат. Например, у ракообразных на голове расположены 3 пары ротовых конечностей: пара верхних и две пары нижних ротовых челюстей, которые служат для захвата и измельчения пищи.

План строения пищеварительной системы у ракообразных:

Рот - короткая глотка - пищевод - жевательный желудок - цедильный желудок - кишечник - анальное отверстие.

Тело настолько хитинизировано, что в желудке у ракообразных тоже могут быть хитиновые выросты (для перетирания пищи).

Имеется гепатопанкреас – железа, которая выполняет роль печени и поджелудочной железы.

Ракообразные - всеядные: поедают растения, живую и мертвую добычу. Паукообразные, в основном, хищники. Большинство из них имеют частично внекишечное пищеварение: с помощью секрета ядовитой железы они убивают добычу, затем в тело жертвы вводят секреты слюнных желез и печени, которые расщепляют белки, затем полужидкая пища всасывается с помощью глотки, действующей как насос.

У насекомых, питающихся твердой пищей, имеется мускульный желудок; у питающихся жидкой пищей ротовая полость превращена в систему каналов, а желудок сосательного типа. Слюнные железы могут быть преобразованы в прядильные железы (гусеницы бабочек) или содержать антикоагулянты крови (у кровососущих). В заднем отделе кишечника большинства насекомых расположены специальные железы, предназначенные для всасывания воды из непереваренных остатков пищи. В целом же пищеварительная система членистоногих состоит из 3 отделов – переднего, среднего и заднего кишечника. Передний и задний отделы – эктодермального происхождения (изнутри выстланы кутикулой), средний отдел энтодермального происхождения (богат пищеварительными железами).

Выделительная система

Органами выделения служат видоизмененные метанефридии (зеленые железы у раков), а также мальпигиевы сосуды – трубчатые выпячивания кишки, замкнутые на концах и погруженные в полостную жидкость ( у паукообразных), у насекомых- мальпигиевы сосуды ( от 2 до 200) и жировое тело.

У ракообразных функцию почки играют зеленые железы, от них отходят протоки, которые заканчиваются выделительным отверстием у основания усиков.

У наземных форм органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами, которые открываются в заднюю кишку, где идет обезвоживание жидких продуктов обмена. У насекомых вредные вещества могут накапливаться в жировом теле

Конечный продукт белкового обмена у насекомых – мочевая кислота (у человека – мочевина, мочевая кислота, и др.)

Размножение и развитие

Подавляющее большинство – раздельнополые, очень редко – гермафродиты (паразитические формы, ракообразные – морские уточки и морские желуди).Оплодотворение внутреннее и обычно самка откладывает оплодотворенные яйца, но иногда встречается партеногенез (в библии – девственное размножение) – самка откладывает неоплодотворенные яйца, из них развиваются личинки (например, у тлей, у пчел).

Схема развития членистоногих:

1. С метаморфозом (полным превращением). Самка откладывает яйца. Затем из яйца выходит личинка, не похожая на взрослую форму, имеющая вид гусеницы или червя. Личинка питается, растет и несколько раз линяет. Личинки последнего возраста превращаются в неподвижную стадию – куколку. Куколка превращается во взрослую форму - имаго. На стадии куколки все личинковые ткани растворяются и из имагинальных дисков формируются ткани и органы взрослой формы,

2. Без метаморфоза (прямое развитие). Из яйца выходит личинка, которая всегда похожа на взрослую форму, только отличается размерами и отсутствием половой системы. Затем следуют питание, рост и линька. Личинка последнего возраста превращается во взрослую форму.

Развитие с метаморфозом. Отряды насекомых:

1. Чешуекрылые (бабочки).

2. Жесткокрылые (пчелы, шмели).

3. Двукрылые (мухи).

Развитие без метаморфоза. Отряды:

1. Тараканы.

2. Полужесткокрылые (клопы).

3. Прямокрылые (кузнечики, саранча).

Происхождение

Имеются черты сходства с древними кольчецами (полихетами).

Особенности

У всех наземных членистоногих в процессе эволюции выработались приспособления к наземному образу жизни, которые были направлены прежде всего на экономию воды в организме (т.е. на уменьшение испарения):

1. Хитиновый покров имеет восковой налет.

2. Узкий вход в трахеи сводит испарение к минимуму.

3. Выделительная система открывается в заднюю кишку, где всасывается вода.

4. Образование жировых тел (запасников), когда мало воды, начинается окисление жира (появляется так называемая метаболическая вода).

5. Внутреннее оплодотворение (т.е. нет зависимости от водоема), есть оболочка, которой снабжен зародыш.

Значение членистоногих;

1. НЗЦП.

2. Санитары планеты.

3. Опылители растений.

4. Бытовые нужды человека: мёд, воск, шёлк.

5. Вредители растений ( но есть и их естественные враги: божья коровка, трихограмма, наездник).

6. Медицинские значение.

а. Ядовитые. Пауки: тарантул, скорпион, каракурт. Насекомые: оса, пчела, шершень.

б. Промежуточные хозяева гельминтов.

в. Паразиты человека и животных.

г,. Переносчики возбудителей заболеваний человека и животных.

Вывод

1. Членистоногие – самый многочисленный и разнообразный тип животного царства.

2. Тело сегментированное, имеет отделы: голова, грудь и брюшко или головогрудь и брюшко.

3. Тело покрыто тонкой хитиновой кутикулой ( наружный скелет).

4. Конечности состоят из члеников, подвижно соединенных друг с другом при помощи суставов и выполняют разные функции: передвижения, дыхания, захвата, осязания, совокупления и т.д.

5. Полость тела – смешанная, функция – распределительная.

6. Пищеварительная система состоит из 3 отделов.

7. Кровеносная система незамкнутая. Есть спинной сосуд и многокамерное сердце на спинной стороне

8. Дыхание: трахеи у насекомых, жабры у ракообразных, легочные мешки и трахеи у паукообразных.

9. Выделение: мальпигиевы сосуды и видоизмененные метанефридии.

10. Нервная система ганглионарного типа, есть тенденция к цефализации. Усложнение НС привело к усложнению поведения ( сложные рефлексы, инстинкты). Кроме НС функцию регуляции выполняют эндокринные железы.

11. Размножение и развитие: раздельнополые с ярко выраженным половым диморфизмом, оплодотворение внутреннее.

12. Ароморфоз: среди беспозвоночных впервые появились крылья.