Лекция №4 Органы чувств

План

1.Мышечная система, пищеварительная система.

2.Кровеносная система, дыхательная система.

3.Выделительная система, нервная система.

1.Мышечная система. Насекомые имеют хорошо развитую и дифференцированную мышечную систему. Так, у некоторых гусениц

бабочек насчитывается до 2000 мышц. Наиболее мощной муску­латурой обладает грудной отдел, особенно у хорошо летающих насекомых. Это обеспечивает большую частоту взмахов крыла, достигающую у пчелы 440 взма­хов в секунду, а у некоторых двукрылых — даже 1000 взма­хов, и скорость полета (у не­которых видов стрекоз — до 144 км/ч). Абсолютная сила скелетных мышц насекомых (3,6...6кг) приближается к аб­солютной силе мышц человека (6...10 кг), но относительная сила очень велика. Так, жуки навозники передвигают груз, в 90 раз превышающий массу те­ла, а блохи прыгают на рассто­яние, в 80 раз больше, чем дли­на собственного тела.

2.Пищеварительная система. Пищеварительная система насе­комых состоит из кишечного канала и функционально с ним связанных слюнных желёз. Кишечный канал начинает­ся ротовым отверстием в голо­ве, проходит вдоль тела и закан­чивается анальным отверстием на конце брюшка. Канал состоит из 3 отделов: передней, средней и задней кишки. П е р е д н я я и зад­няя кишки образовались при втягивании наружного зародышевого листка (эктодермы) во время развития зародыша и внутри выстланы содержащей хитин кутикулой; средняя кишка образовалась из внутреннего зародыше­вого листка (энтодермы), и ее внутренние стенки выстланы не кути­кулой, а клетками железистого эпителия. Обратным по отношению к передней и задней кишкам является и расположение слоев мы­шечной оболочки средней кишки; внутренний ее слой состоит из кольцевых мышц, а наружный — из продольных.

Передняя кишка подразделена на глотку, пищевод, зоб и преджелудок, или мышечный желудок. Пищевод — обычно длинная тонкая трубка, без резкой границы переходящая в объемистый тон­костенный зоб. Зоб служит резервуаром для накопления и перевари­вания (но не всасывания) пищи. У некоторых бабочек и мух зоб обособлен от пищевода и соединяется с ним узким протоком. Мышечный желудок, если он развит, имеет сильную мускулатуру и изнутри несет хитиновые зубцы. Функции мышечного желудка разнообразны. Предполагают, что он служит для размельчения пищи (таракановые, кузнечики, некоторые личинки усачей), для передачи порций пищи в среднюю кишку (пчелиные) и пищеварительных ферментов из средней кишки в зоб и пищевод (жужелицы) и т. д. Передняя кишка заканчивается кардиальным клапаном, часто свисающим в просвет средней кишки и регулирующим поступление пищи.

Средняя кишка представляет собой различной длины трубчатое образование. Она более длинна и извита у насекомых, питающихся трудно усвояемой пищей (жуки навозники, падальные мухи). Поверхность средней кишки может увеличиваться также за счет слепых отростков и складок. Более эффективное использование поверхности средней кишки может идти и за счет освобождения пищи от балласта у равнокрылых. Конец передней кишки или начало средней кишки у них входит в контакт с концом средней или началом задней кишки. Образуется фильтрационная камера, через которую избыток воды с частью растворенных сахаров переходит в заднюю кишку и выбрасывается наружу в виде пади, или медвяной росы, а белки и другие высокомолекулярные соединения задерживаются и попадают в среднюю кишку.

В средней кишке происходит выделение пищеварительных фер­ментов и всасывание пищи.

Задняя кишка начинается коротким пилорическим отде­лом, куда впадают мальпигиевы сосуды. Затем следуют тонкая и прямая кишки. В задней кишке происходит отсасывание воды из остатков пищевой массы (чему способствуют также ректальные железы в прямой кишке у некоторых насекомых), окончательное формирование экскрементов и выведение их наружу через анальное отверстие.

Насекомые имеют 3...4 пары и более слюнных желёз. Они обычно связаны с челюстями и нижней губой, и протоки слюнных желёз открываются в предротовую полость или в полость хоботка. Слюн­ные железы и средняя кишка - место образования пищеваритель­ных ферментов, являющихся биологическими катализаторами, обходимыми для переваривания пищи. В соответствии с основными категориями потребляемых пищевых веществ насекомые имеют протеазы, расщепляющие белки, карбогидразы, гидролизующие углеводы, и липазы, посредством которых перевариваются жиры. В зависимости от специализации насекомых меняется и соотношение различных групп ферментов. Так, у хищников преобладают проте­азы, у растительноядных форм-карбогидразы. Некоторые насе­комые выделяют специальные ферменты, расщепляющие такие трудно перевариваемые вещества, как клетчатка (целлюлоза у личинок уса­чей) или роговое вещество (кератиназа у личинок кожеедов). Очень часто клет­чатку разрушают симбиотические бак­терии и простейшие, живущие в кишеч­нике некоторых насекомых (термиты, личинки хрущей и др.).

Обработка пищи ферментами часто наблюдается еще до поступления ее в полость кишечного канала. Это так на­зываемое внекишечное пищеварение. На­пример, клопы черепашки вводят в зер­но злаков при проколе ферменты слюны, которые производят биохимические из­менения в содержимом зерна, облегчая его всасывание. В еще более ярко вы­раженном виде внекишечное пищеваре­ние наблюдается у хищных насекомых. Так, личинки златоглазок и других сетчатокрылых вводят в тело жертвы пищеварительные ферменты через кана­лы в челюстях. Через несколько минут по тем же каналам происходит всасыва­ние гидролизованной массы.

2. Кровеносная система. У насекомых кровеносная система незамкнутая. Она состоит из расположенного в верхней части брюшка спинного сосуда, или сердца, переходящего затем в аорту, кото­рая открывается в голове. Сердце состоит из ряда камер. В каждой камере имеется по паре боковых отверстий — устьиц, через которые кровь всасывается при расширении камеры. Камеры сердца последовательно сокращаются одна за другой и перегоняют кровь вперед. Из аорты кровь изливается в полость головы, а затем переходит в полость тела. Циркуляции крови в известной мере способствует и движение спинной и брюшной диафрагм. Число сокращений камер сердца колеблется от 15...30 до 150 в 1 мин и зависит от вида насекомого, его физиологического состояния и усло­вий внешней среды. Кровь насекомых состоит из жидкой фазы, или гемолимфы, и кровяных клеток, или гемоцитов. Гемолимфа обычно бесцветна или окрашена в зеленоватый цвет.

В гемолимфе есть также фагоциты — клетки, помогающие справляться с попадающими в тело микроорганизмами. Дыхатель­ная функция крови у насекомых незначительна, так как из-за от­сутствия гемоглобина емкость гемолимфы невелика и ограничена растворенным в ней кислородом.

Дыхательная система. Дыхание насекомых осуществляется че­рез систему трахей, пронизывающих все тело, реже — через по­верхность кожных покровов. Трахеи представлены полыми труб­ками, выстланными хитином в виде спиральных утолщений внутри, препятствующих спаданию трахей при движении и изгибах тела. Трахеи разветвляются на мельчайшие капилляры — трахеолы — диаметром менее 1 мкм, доставляющие кислород воздуха непосредственно к клеткам и тканям тела. Снаружи трахеи откры­ваются парными дыхальцами, расположенными по бокам тела. Обычно развито 10 пар дыхалец — 2 пары на груди и 8 пар на брюшке, реже их меньше (некоторые высшие насекомые), или дыхальца отсутствуют (первичнобескрылые, личинки паразити­ческих и водных насекомых). Трахеи, идущие от дыхалец насеко­мых, образуют расширения — воздушные мешки, обычно развитые у хорошо летающих насекомых.

Поступление воздуха в трахейную систему происходит чаще всего активно, путем дыхательных движений брюшка. При этом те или иные дыхальца открываются или закрываются, выполняя вдыхательную или выдыхательную функцию.

Дыхание представляет собой окислительный процесс, идущий за счет потребления кислорода воздуха и сопровождающийся выде­лением углекислого газа.

Температура тела у насекомых непостоянна и колеб­лется в зависимости от интенсивности процессов образования тепла и его отдачи. Источниками образования тепла у насекомых явля­ются, с одной стороны, процессы обмена веществ в организме, сопро­вождаемые выделением тепловой энергии, и, с другой стороны, лучистая энергия солнца или нагретый им воздух.

3.Выделительная система. Выделение разнообразных веществ из организма насекомого складывается из 3 различных процессов — экскреции, секреции и инкреции, или внутренней секреции.

Экскреция — процесс выделения ненужных и вредных для организма веществ — экскретов, образующихся вне пищеваритель­ной системы в процессе обмена веществ. К числу экскретов относятся растворимые продукты азотного обмена, связанные в виде мочевой кислоты и ее солей, а также катионы калия, натрия, кальция, магния, щавелевая и фосфорная кислоты и др. К органам выделения экскретов относятся мальпигиевы сосуды, нижнегубные железы у первичнобескрылых и клетки жирового тела.

Мальпигиевы сосуды являются основным органом выделения. Это слепые на свободном конце трубочки, впадающие в кишечник в пилорическом отделе, т. е. на границе между средней и задней кишкой. Количество трубочек колеблется от 2 (червецы) до 150 (пчелиные) и более. Однако, несмотря на резкие различия в количестве трубочек, величина их поверхности у раз­ных насекомых, приходящаяся на единицу массы, довольно близка. Напримар, 60 трубочек у таракана имеют поверхность 132 000 мм², что составляет 412 мм² на 1 мг массы тела, тогда как 6 сосудов бабочки из семейства коконопрядов имеют поверхность 209 000 мм², или 500 мм² на 1 мг массы тела.

Нижнегубные железы некоторых первичнобескры­лых насекомых (ногохвостки, щетинохвостки) выполняют экскре­торные функции подобно мальпигиевым сосудам, но расположены в голове в виде парных образований и имеют общий канал, открываю­щийся у основания нижней губы. Подобные железы развиты и у ракообразных.

Клетки жирового телав отличие от выносящей функции мальпигиевых сосудов и нижнегубных желёз производят накопление экскретов в виде кристаллов. Эти экскреты либо остаются в жировом теле пожизненно, либо после накопления переходят в кровь (в пе­риод окукливания) и выводятся мальпигиевыми сосудами из орга­низма обычным путем.

Секреция — процесс выделения веществ — секретов, нуж­ных организму. Секреты выделяются различными железами, назы­ваемыми экзокринными. К ним относятся уже рассмотренные выше слюнные железы и железы средней кишки, выделяющие пищевари­тельные ферменты, а также восковые, лаковые, шелкоотделительные железы, выделяющие вещества механической защиты тела.

Инкреция — процесс выделения секретов специальными (эндокринными) железами, лишенными выводных протоков, непо­средственно в кровь. Такие секреты называют гормонами. Попадая в кровь, гормоны транспортируются ею во все части тела и регули­руют обмен веществ и развитие насекомых. Наиболее развиты 3 пары желёз: нейросекреторные клетки головного мозга, предне-грудные, или проторакальные железы, и прилежащие тела.

Нейросекреторные клетки головного мозга выделяют активационный гормон, который активизирует деятельность других эндо­кринных желёз. При прекращении выделения этого гормона у ли­чинок и куколок насекомых возникает остановка в развитии — диапауза.

Переднегрудные, или проторакальные, железы расположены пө бокам переднегрудного ганглия, т. е. узла брюшной нервной цепочки. Железы развиты у личинок и куколок и выделяют линочный гормон, или экдизон, который стимулирует линьки и метаморфоз у личинок и прекращает состояние диапаузы. Экдизон неспецифи­чен, т. е. может действовать на различные виды насекомых. Выделен в кристаллической форме.

Нервная система. У насекомых различают центральную, пери­ферическую и симпатическую нервные системы.

Централь­ная нервная система состоит из серии парных нервных узлов, или ганглиев, соединенных межсегментными продольными тканями, или коннективами, а каждая пара ганглиев, расположен­ных в одном сегменте, соединена короткими поперечными тяжами - комиссурами. Центральная нервная система состоит из двух отде­лов — головного и брюшного. Головной отдел представлен крупным надглоточным узлом — головным мозгом, расположенным над пищеводом, и менее развитым подглоточным узлом — под пищеводом. Оба узла соединены коннективами в окологлоточное кольцо. Брюшной отдел состоит из ряда ганглиев, образующих брюшную нервную цепочку.

Головной мозг устроен наиболее сложно. Он состоит из 3 слившихся ганглиев. Передний отдел (протоцеребрум) развит сильнее остальных и включает 2 крупные зрительные доли, иннервирующие сложные глаза и пару стебельчатых, или грибовидных, тел. Последние считаются высшим ассоциативным и координирующим центром нервной системы и наиболее сильно развиты у общественных насе­комых. Средний отдел головного мозга (дейтоцеребрум) иннервирует усики, а задний (тритоцеребрум) — верхнюю губу и связан с симпа­тической нервной системой.

Подглоточный узел произошел в результате слияния 3 ганглиев челюстного отдела головы и иннервирует ротовые органы и перед­ний отдел кишечника.

Брюшная нервная цепочка у более примитивных насекомых состоит из 3 пар грудных и 8 пар брюшных ганглиев. Одной из осо­бенностей нервной системы насекомых является тенденция к слия­нию части ганглиев брюшной нервной цепочки, достигающая своего максимума у высших жуков и высших мух. Например, у серой падальной мухи все грудные и брюшные ганглии слились в один узел, лежащий в груди, а в брюшной остались лишь нервы. Другая осо­бенность нервной системы насекомых состоит в определенной авто­номности каждой пары нервных ганглиев. Так, жало пчелы продол­жает функционировать в ранке ужаленного животного, будучи вырвано из тела вместе с нервным ганглием.

Периферическая нервная система составляет всю совокупность нервов, отходящих от ганглиев центральной и симпатической нервной системы. С помощью нервов ганглии соеди­няются с различными органами чувств (рецепторами) и с мышцами (эффекторами), находящимися в различных частях тела.

Симпатическая нервная система регулирует работу внутренних органов и мышечной системы насекомых. Она состоит из нескольких ганглиев, расположенных в голове и груди, непарного симпатического нерва, идущего между коннективами брюшной нервной цепочки (с парой боковых отростков в каждом сегменте) и хвостового отдела, связанного с задним узлом брюшной нервной цепочки.

Дата добавления: 2014-01-03