Общая характеристика

ТИП ЧЛЕНИСТОНОГИЕ

Членистоногие - самый обширный и многообразный тип животных. В нем насчитывается более 1,5 млн. видов. Они освоили все среды обитания: водную, наземную и сухопутную. Среди членистоногих встреча­ются также виды, паразитирующие в организме растений, животных и человека. Столь широкому распростра­нению способствова­ло появление у них ряда ароморфозов (членистых конечностей, наружного скелета и др.) и многочисленных идиоадаптаций.

Тело членистоногих сегментировано. Однако, в отличие от коль­чецов, сходные сегменты тела фор­мируют у них особые отделы тела: голову, грудь и брюшко. У некото­рых групп отделы сливаются вместе, образуя, например, головогрудь и брюшко (пауки, раки), или все отде­лы объединяются в один конгломе­рат (клещи).

Наиболее характерным признаком членистоногих являются члени­стые конечности, специализирующиеся на выполнении различ­ных функций: ходьбы, плавания, за­хвата, измельчения пищи и др. Отличительным признаком членистоногих служит также развитие наружного скелета в виде хитинизированной кутикулы, в состав которой входит хитин - полисахарид, сходный с целлюлозой растительной клетчатки. Это придают ей жесткость и проч­ность, благодаря чему она играет защитную роль и выполняет функ­цию наружного скелета, к которому прикрепляются мышцы и конечно­сти. Кутикула распадается на более твердые щитки и на сое­диняющие их перепончатые участ­ки, что обеспечивает подвижность частей тела. Так как кутикула не обладает способностью растягивать­ся с увеличением размеров тела, в процессе роста она периодически сбрасывается и заменяется новой (линьки).

В связи с развитием наружного скелета и членистых конечностей у членистоногих возникает сложная мышечная система. Их мышцы представляют собой отдельные пуч­ки поперечнополосатых волокон, ко­торые крепятся изнутри к кутикуле. Поперечнополосатые мышцы впер­вые появляются у членистоногих. Такие мышцы сокращаются значи­тельно быстрее, чем гладкие мышеч­ные волокна. Пищеварительная система со­стоит из передней средней и задней ки­шок. Впервые у членистоногих появ­ляется сложноустроенный ротовой аппарат, представляющий собой видоизмененные передние конечности. В относительно короткую среднюю кишку впадают протоки хорошо раз­витых пищеварительных желез, сек­рет которых обеспечивает расщепле­ние самых разнообразных пищевых веществ. Дыхательная система у водных форм представлена жабрами. У на­земных членистоногих органами ды­хания служит система ветвящихся и пронизывающих все тело трубочек - трахей, сообщающихся с внешней средой несколькими парами отвер­стий, расположенных по бокам тела. Некоторые из них, помимо трахей, имеют также «легкие» - листовид­но-складчатые полости, представля­ющие собой видоизмененные жабры кольчецов. Кровеносная система незамкну­тая: сердце располагается на спин­ной стороне, крупные сосуды откры­ваются прямо в полость тела. Таким образом, кровь, смешанная с полост­ной жидкостью, проходит через серд­це и артерии, а затем поступает в по­лость тела и омывает все органы. При небольших размерах членистоногих интенсивная работа сердца вполне обеспечивает снабжение тела пита­тельными веществами и удаление продуктов обмена. Выделительная система у вод­ных членистоногих представляет со­бой усложненные и измененные метанефридии кольчецов: антеннальные или консольные железы. У наземных членистоногих органы выделения — малъпигиевы сосуды — тонкие труб­чатые выросты стенки кишки на гра­нице среднего и заднего ее отделов. У пауков имеются органы выделения обоих типов. Нервная система членистоногих достигла наивысшего у беспозвоноч­ных уровня развития. Как и у коль­чатых червей, она состоит из головных узлов, окологлоточных тяжей и брюшной нервной цепочки. В соот­ветствии с появлением крупных отделов тела отдельные узлы сливают­ся друг с другом, образуя крупные нервные узлы в головном, грудном и брюшном отделах. При этом особен­но высокого уровня развития дости­гают головные нервные узлы («головной мозг»). Их прогрессивное развитие связано с активизацией и усложнением образа жизни животных. Многие членистоногие осуще­ствляют сложные инстинктивные действия. Органы чувств, особенно зрение, достигли большого совершенства и по ряду параметров не имеют анало­гов среди царства животные.

Размножение у членистоногих только половое. Во многих группах распространен партеногенез. Опло­дотворение у большинства членисто­ногих внутреннее. Развитие как прямое, так и с метаморфозом (пре­вращением).

Предками членистоногих были примитивные морские кольчатые черви. Современных членистоногих раз­деляют на три подтипа, представле­ние о которых можно получить, рас­смотрев три их основных класса: Ра­кообразные, Паукообразные и Насе­комые.

КЛАСС РАКООБРАЗНЫЕ

Ракообразные - большой класс (около 30 тыс. видов), объединяю­щий разнообразных первичноводных животных, обитающих в морях и пресных водоемах. Некоторые виды (мокрицы) приспособились к жизни на суше, преимущественно в сырых и затененных местах, или пе­решли к паразитизму. Особенности строения класса хорошо прослежи­ваются на примере речного рака. Речные раки - обитатели пре­сных водоемов со слабым течением. Днем они обычно прячутся под камнями и корягами, активными ста­новятся лишь в ночное время. Питаются раки растениями и животными, а также падалью. Длина тела взрослых форм достигает 10 - 15 см. Тело разделено на два отдела: головогрудь и брюшко.

Для речного рака характерна разнообразная специализация конечно­стей по их форме и функции (рис. 34.2). На передней части голо­вогруди расположены две пары уси­ков. Нали­чие двух пар усиков - характерный признак ракообразных, по которому их можно отличить от всех других членистоногих. На последующих сег­ментах располагаются три пары ко­нечностей, превратившихся в рото­вой аппарат: верхние челюсти (жвалы) и две пары нижних челюстей, которые обеспечивают захват и раз­мельчение пищи.

За головными сегментами следу­ют восемь грудных, на которых также расположены конечности. Первые три конечности (6-8 пары) - ного-челюсти удерживают пищу и подвигают ее ко рту. Затем располагаются пять пар ходильных ног. Первая пара ходильных ног вооружена большими, а две последующие - маленькими клешнями, при помощи которых раки разрывают крупную добычу. У основания второй и третьей пар ногочелюстей и всех пар ходильных ног располагаются органы дыхания - жабры.

Брюшные ножки (6 пар) используются при плавании и выполняют дыхательную функцию. Первые две пары брюшных ножек самца выполняют функцию копулятивного аппарата. Задняя пара ног превратилась в две широкие пластинки, которые вместе с послед­ним широким члеником брюшка об­разуют плавник. Сгибая брюшко и загребая плавником воду, рак может быстро двигаться назад, чем пользу­ется в случае опасности.

Покровы тела у речного рака представлены хитинизированной ку­тикулой, под которой залегает слой эпителия. Мускулатура состоит из отдельных мышеч­ных пучков, прикрепленных к сосед­ним сегментам тела. Пищеварительная система речного рака состоит из трех отделов, передней, средней и задней кишок. Пища через рот попадает в коротки пищевод и далее - в желудок, разделенный на две части: жеватеный и цедильный. В жевательном желудке, благодаря системе хитиновых складок с зазубренными краями, происходит механическое перетирание пищи, в цедильном - она процеживается и поступает в среднюю кишку. Сюда же откры­вается большая дольчатая железа, секреты которой способствуют перевариванию всех основных органических соединений - белков, жиров и углеводов (рис. 34.2). Органами дыхания у речного рака служат кожные жабры. У многих мелких видов ракообразных жабр нет, и поглощение кислорода происходит через поверхность тела.

Кровеносная система как и у всех членистоногих, незамкнутая. Она состоит из сердца, расположенного на спинной стороне, и отходящих от него крупных артерий, которые открываются в полости тела. Оттуда, отдав кислород тканям, кровь собирается в сосуды жабр, обогащается там кислородом и возвращается в сердце. У мелких рачков кровеносная система может полностью редуцироваться. Органы выделения представлены видоизмененными метанефридиями - антеннальными железами. Они начинаются целомическим мешоч­ком, от которого отходит извитой каналец, впадающий в мочевой пузырь, открывающийся наружу у основания антенн выделительной порой. Нервная система — типичная для членистоногих и состоит из крупных головных узлов «головного мозга» и брюшной нервной цепочки.

Хорошо развиты органы осязазания, химического чувства, равновесия и зрения. У половозрелых форм имеются сложные фасеточные глаза, состоящие из многих мелких глаз­ков. Каждый глазок воспринимает лишь часть предмета, а из их суммы складывается целост­ное его изображение (мозаичное зре­ние). У личиночных форм функцио­нирует простой глаз.

Речные раки раздельнополые животные. Оплодотво­рение у них внутреннее. Весной из яйца вылупляются молодые особи, внешне почти не отличающиеся от взрослых. Некоторое время они про­водят на брюшных ножках матери, позже переходят к самостоятельно­му существованию. Развитие боль­шинства ракообразных протекает с метаморфозом.

Ракообразные произошли от древних многощетинковых червей. Про­межуточной вымершей группой яв­ляются трилобиты - примитивные членистоногие с довольно слабо развитыми конечностями на каждом сегменте тела.

Ракообразные, особенно мелкие формы, часто составляют основной компонент зоопланктона и являются важным звеном в пищевых цепях водных биоценозов. Креветки, крабы, омары, лангусты, речные раки служат объектом промысла, а некоторые из них и искусственно разводятся.

КЛАСС ПАУКООБРАЗНЫЕ

Паукообразные - широко рас­пространенный класс, насчитываю­щий около 60 тыс. видов. Обитают, в основном, на суше, имеются и вторичноводные виды. Большинство па­укообразных - ночные хищники, питающиеся различными беспозво­ночными. Встречаются также виды, паразитирующие на растениях, жи­вотных и человеке.

Ведущий признак паукообразных, по которому их можно отличить от всех других членистоногих, - от­сутствие антенн и антеннул. Другая важная их особенность - присоединение к комплексу головных сегментов грудного отдела с образованием слит­ной головогруди. В связи с этим тело большинства паукообразных, кроме клещей, разделено на два отдела: го­ловогрудь и брюшко. Головогрудь образована шестью члениками и не­сет на себе шесть пар конечностей, из которых первая пара верхние челюсти - расположена впереди ротового отверстия. Вторая пара конечностей участвует, в захвате и пережевывании пищи. Остальные четыре пары конечностей - ходильные ноги - служат для передвижения.

Покровы тела паукообразных представлены хитинизированной ку­тикулой и гиподермой.

Пищеварительная система отличается наличием мускулистой глотки и следующего за ней расши­рения передней кишки - сосательного желудка, а также хорошо развитых слюнных желез. Это связано с тем, что питаются паукообразные жидкой или разжиженной пищей. Одни из них (клещи) сосут кровь жи­вотных или соки растений, другие (скорпионы) разминают добычу челюстями, смачивают ее слюной, а за­тем всасывают полужидкий субстрат. Пауки вводят пищеварительные соки в тело жертвы и всасывают уже полупереваренную пищу (внекишечное пищеварение). Средняя кишка в большинстве случаев образует сле­пые выросты, увеличивающие ее вместимость и всасывающую поверх­ность. Благодаря этому, например, некоторые виды клещей могут голодать более 10 лет. В среднюю кишку открывается железистый вырост - печень (рис. 34.6).

Дыхательная система пред­ставлена трахеями или легочными мешками. У некоторых пауков име­ются и легкие, и трахеи. Мелкие кле­щи осуществля­ют газообмен через поверхность тела. Кровеносная система незамкну­тая и сходна с таковой у ракообразных. Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами. Кроме того, в молодом возрасте функционируют коксальные железы (видоизмененные метанефридии), открывающиеся наружу у оснований ног.

Нервная система состоит из головного мозга и брюшной нервной цепочки. У клещей, в связи со слия­нием сегментов и малой величиной тела, все узлы образуют один общий конгломерат. Органы чувств у большинства видов представлены органами осяза­ния и простыми глазами. У некото­рых клещей глаза отсутствуют.

Паукообразные - раздельнопо­лые животные. Оплодотворение у них внутреннее. Развитие паукообразных, за исключением клещей, осуществляется без метаморфоза. Класс паукообразных делится на несколько отрядов, из которых основ­ные - отряд Скорпионы, отряд Пауки и отряд Клещи.

Отряд Скорпионы включает около 650 видов. Это древние формы с сильно расчлененным телом длиной от 1 до 20 см. Распространены, в основном, в тропиках и субтропиках. Тело состоит из двух отделов: нерасчлененной головогруди и сегментированного брюшка. Последний членик брюшка заканчивается острым жалом, на конце которого открываются протоки парных ядо­витых желез. Яд круп­ных тропических скорпионов может вызвать тяжелое отравление со смер­тельным исходом.

Отряд Пауки объединяет около 27 тыс. видов. Это хищные живот­ные, многие их них имеют ядовитые железы. Тело пауков состоит из го­ловогруди и обычно слитного, нерасчлененного на сегменты брюшка. На задней части брюшка расположены от 1 до 4 пар паутинных бородавок. В тропиках встречаются крупные па­уки, длина тела которых достигает б см. Их называют птицеедами, хотя основную добычу таких пауков со­ставляют беспозвоночные животные. Яд некоторых птицеедов может вы­звать тяжелое отравление человека.

Отряд Клеши насчитывает около 20 тыс. видов. Обитают они в почве, лесной подстилке, гнездах птиц, но­рах животных, жилищах человека и т. п. Почти у всех клещей головогрудь и брюшко слиты в одно целое (рис 34.8). Большинство клещей име­ет ротовые органы колюще-сосущего типа. Внутреннее строение мелких клещей сильно упрощено (редукция кровеносной системы, трахей и т. д.),

Развитие клещей происходит с превращением. Из яиц вылупляются очень мелкие шестиногие личинки. Пос­ле некоторого периода активной жиз­ни личинки переходят в стадию по­коя, во время которой превращаются в восьминогих нимф, похожих на взрослых особей, но не имеющих половых органов. Нимфы после линьки превращаются в половозрелых кле­щей. Многие паразитические клещи на каждой стадии развития нападают на разных животных и питаются их кровью. Таким образом, развитие кле­щей происходит со сменой хозяев.

Многие виды клещей являются переносчиками возбудителей ряда опасных болезней человека и живот­ных. Например, в лесной зоне, широко распростране­ны иксодовые клещи - переносчики вирусной болезни клещевого весен­не-летнего энцефалита.

Приуроченные к определенным географическим ландшафтам территории где, независимо от присутствия человека, поддерживается циркуляция возбудителей опасных для него болезней, были названы зоологом и паразитологом Е. Н. Павловским природными очагами болезней, а сами болезни, очаги которых существуют в природе без участия человека, по­лучили название природноочаговых болезней.

Среди многочисленных групп мелких клещей для человека опасен чесоточный клещ — возбудитель чесотки. Большой ущерб запасам верна в складах наносят клещи, относящие­ся к группе так называемых амбарных клещей. Многие мелкие клещи являются паразитами растений, в том числе и культурных. Повреждая листья, они вызывают образование наростов, переносят возбудителей вирусных болезней растений.

Борьбу с клещами осуществляют с помощью химических препаратов. Для защиты от нападения иксодовых клещей необходимо носить защитные костюмы, применять отпугива­ющие клещей препараты - репел­ленты.

КЛАСС НАСЕКОМЫЕ

Насекомые - самый большой по количеству видов (более 1 млн.) класс типа Членистоногие. Насекомые - преимущественно обитатели суши; имеются и вторичноводные формы. На суше насекомые распространены на всех широтах и на всех материках, за исключением арктических, антарк­тических и высокогорных районов. Такому широкому распространению насекомых благоприятствовала спо­собность большинства из них к полету, которым овладели лишь птицы и рукокрылые млекопитающие. Насекомые чрезвычайно разнообразны по размерам, окраске, строе­нию и образу жизни. Они выработа­ли множество адаптивных приспособлений к разнообразным условиям среды обитания (покровительствен­ная окраска, мимикрия, способ­ность переживать неблагоприятные периоды в состоянии диапаузы). Длина тела насекомых колеблется от 0,2 мм (меньше одноклеточной инфузории туфельки) до 30 см. Верх­ний предел их размеров обусловлен рядом особенностей морфологиче­ского строения. Например, проч­ность наружного хитинового скелета насекомых, который имеет форму полого цилиндра, резко убывает с увеличением его диаметра, а трахейные трубочки как орган дыхания эф­фективны лишь при небольшой их длине. Однако малые размеры имеют свое преимущество: насекомые мо­гут заселять биотопы, недоступные для более крупных животных.

Тело насекомых подразделяется на три отдела: голову, грудь и брюшко.

Голова несет одну пару усиков, на которых расположены органы обоняния и осязания, ротовой аппарат, пара сложных глаз и простые глазки.

Ротовой аппарат насекомых образован верхней губой, парой верх­них челюстей и парой нижних челю­стей. Его строение зависит от характера пищи насекомого. Исходной формой является ротовой аппарат грызущего типа. Он характерен для насекомых, питающихся твердой пищей - жуков, стрекоз и др. Остальные типы ротового аппарата: колюще-сосущий (комары, клопы), сосущий (бабочки), лижуще-сосущий (комнатная муха) и др.

Грудь насекомых состоит из трех слившихся сегментов, каждый из ко­торых несет по паре членистых дви­гательных конечностей. В зависимо­сти от способа передвижения разли­чают бегательные, прыгательные, плавательные, роющие и другие типы конечностей.

Второй и третий сегменты груди, кроме конечностей, несут по паре крыльев, которые представляют собой выросты кутикулы, сплюснутые в тонкие пластинки. Утолщения (жилки) проходящие вдоль и поперек крыла, придают ему прочность. В жилках проходят трахеи и нервы. Некоторые насекомые (вши, блохи) утратили обе пары крыльев в связи с переходом к паразитическому образу жизни.

Брюшко насекомых включает от 6 до 11 сегментов. Конечности на брюшке отсутствуют. У самцов последние его сегменты могут видоизменяться в копулятивный аппарат. У самок на конце брюшка могут быть придат­ки - церки, яйцеклад или жало.

Покровы насекомых образованы хитинизированной кутикулой и расположенным под ней однослойным эпителием - гиподермой. В коже имеются различные железы и выросты в виде волосков, щетинок, шипи­ков и др.

Мышечная система насекомых очень хорошо развита. Она состоит из поперечно-полосатых волокон, спо­собных к очень быстрым сокращени­ям (свыше 600 раз в 1 с). Благодаря большому числу мышц и малым раз­мерам, насекомые могут развивать недоступные для позвоночных мы­шечные усилия. Блоха, например, может совершать прыжки в длину на расстояние 32 см, что примерно в 60 раз превышает длину ее тела.

Пищеварительная система начинается ротовой полостью, куда от­крываются протоки слюнных желез (рис. 34.10). Ротовая полость продолжается в мускулистую глотку, кото­рая переходит в узкий пищевод, рас­ширяющийся в зоб, за которым следует мышечный желудок. Средняя кишка имеет небольшую длину. Поверхность кишки увеличи­вается за счет отходящих от нее сле­пых отростков, а также за счет складчатости стенок. В задней кишке всасывается вода и некоторые раство­ренные в ней вещества, формируется кал, который выводится через аналь­ное отверстие, расположенное на зад­нем конце тела. У растительноядных насекомых общая длина кишечника может в 10 раз превышать длину тела. Дыхание насекомых происходит при помощи хорошо развитой системы трубочек - трахей, открываю­щихся наружу дыхальцами, расположенными по бокам груди и брюшка. Кровеносная система, в связи с сильным развитием трахей, развита слабо. На спинной стороне брюшка расположено сердце, состоящее из нескольких камер, разделенных клапанами. От сердца к голове отходит короткий кровеносный сосуд, по которому кровь изливается в полость тела. Омывая органы, она возвраща­ется к сердцу. Выделительная система пред­ставлена мальпигиевыми сосудами, строение которых отвечает типовой схеме. Кроме того, продукты обмена откладываются в жировом теле.

Нервная система развита лучше, чем у других членистоногих, и строе­ние ее сложнее. Она представлена го­ловным мозгом, подглоточным ганг­лием и брюшной нервной цепочкой. В головном мозге располагаются гри­бовидные тела, особенно хорошо развитые у общественных насеко­мых (муравьев, пчел, ос и др.). Многие насекомые могут быстро приобретать условные рефлексы. У насекомых хорошо развита гор­мональная система, контролирующая во многом процессы линьки и ме­таморфоза. Органы чувств насекомых хоро­шо развиты и способны восприни­мать самые незначительные раздра­жители. Глаза насекомых различают цвет, особенно в ультрафиолетовой и сине-зеленой частях спектра. Многие насекомые, в отличие от других членистоногих, могут издавать звуки и воспринимать их.

Насекомые — раздельнополые животные. Размножаются они только половым путем. Развитие на­секомых происходит как с неполным, так и с полным превращением (метаморфозом) (рис. 34.11). В первом случае выходит личинка, похожая по внешнему виду на взрос­лое насекомое, но отличающаяся от него малыми размерами, недоразви­тием крыльев и половой системы. Образ жизни личинок и взрослых на­секомых сходен. Личинка растет, периодически линяет и постепенно пре­вращается во взрослое насекомое. При полном превращении (у жуков, пчел, бабочек, мух и др.) червеобраз­ная личинка резко отличается по строению и образу жизни от взрослого насекомого. Превращение личинки во взрослую форму осуществляет­ся на стадии обычно неподвижной и непитающейся куколки. При этом большинство личиночных органов разрушается, а органы взрослого на­секомого формируются заново.

Класс насекомых делится на 35 отрядов. К наиболее крупным отрядам насекомых, развивающихся с пол­ным превращением, относятся: отряд Жесткокрылые, или Жуки; Перепончатокрылые; Чешуекрылые, или Ба­бочки; Двукрылые и отряд Блохи. С неполным превращением развиваются насекомые отрядов Прямокры­лые, Равнокрылые, Полужесткокрылые, Вши и Тараканы

Дата добавления: 2015-04-25