Насекомые движение. Класс Насекомые. Общая характеристика и их разнообразие. Роль насекомых в экосистемах и их значение для человека. Главнейшие отряды насекомых

Многочисленные адаптации позволили насекомым заселить все экологические ниши. Ни одна другая группа беспозвоночных не может соперничать с ними по разнообразию адаптаций к разным условиям обитания. Кроме того, насекомые - это единственная группа беспозвоночных, способных к активному полету, что позволило им завоевать также и воздушное пространство. В настоящее время насекомые - это самая процветающая группа животных на нашей планете как по общему числу особей и числу видов, так и по широте распространения и дифференциации.

Характерными признаками, отличающими насекомых от других членистоногих, являются следующие: органы дыхания - трахеи; тело подразделяется на голову, грудь и сегментированное брюшко, причем грудь состоит из трех члеников; три пары ходильных ног; на голове - одна пара усиков.

Наряду с морфологическими особенностями насекомые обладают целым комплексом приспособлений к жизни на суше : непроницаемая кутикула; органы выделения - мальпигиевы сосуды, позволяющие экономить воду в организме; наличие жирового тела - источника метаболической воды; внутреннее оплодотворение.

Общая характеристика класса Насекомые. Рассмотрим основные характерные морфофизиологические особенности этого класса.

Внешнее строение. Голова насекомых состоит из акрона (головной лопасти) и слившихся вместе четырех сегментов. Сверху и с боков голова окружена прочной хитиновой капсулой. На ее боковых сторонах находятся два сложных глаза, между которыми могут быть простые глазки.

На головной лопасти расположена пара членистых усиков, которые гомологичны первой паре антенн ракообразных. Усики насекомых - органы осязания и обоняния, у разных видов они различаются по длине и форме, могут быть перистыми, гребенчатыми, щетинковидными и т. д. Первый сегмент головы насекомых редуцирован, поэтому вторая пара антенн (как у ракообразных) не образуется. На остальных трех сегментах головы находятся видоизмененные конечности. Расположенные вокруг ротового отверстия, они в совокупности образуют ротовой аппарат. Строение ротового аппарата насекомых зависит от характера пищи и способа питания. У комаров ротовой аппарат колюще-сосущего типа, у пчел - лакающего, у бабочек - сосущего, у мух - лижущего (рис. 52). Общий план строения, лежащий в основе организации всех типов ротовых аппаратов, можно рассмотреть на примере грызущего ротового аппарата (см. рис. 52). Именно его считают первичным, от которого произошли все остальные типы ротовых аппаратов, что было связано с переходом к питанию жидкой пищей.

В состав грызущего ротового аппарата входят придатки второго сегмента головы - верхние челюсти , или мандибулы. Они представляют собой мощные зазубренные хитиновые пластинки, служащие для откусывания и размельчения твердой пищи. Придатки третьего сегмента - нижние челюсти , расщипывающие пищу (первые максиллы ). Сросшиеся придатки четвертого сегмента - вторая пара нижних челюстей (вторые максиллы), которые образуют непарную нижнюю губу . К ротовому аппарату относятся также верхняя губа, которая представляет собой вырост кутикулы, и язык - хитиновое выпячивание дна ротовой полости. Грызущим ротовым аппаратом обладают жуки, тараканы, кузнечики, гусеницы бабочек и многие другие.

С помощью тонкой перетяжки (шейки) голова подвижно соединена с грудью. Грудной отдел состоит из трех сегментов, которые называют передне-, средне- и заднегрудью (рис. С брюшной стороны к каждому сегменту груди причленяется пара ходильных ног . В зависимости от способа движения и выполняемой функции ноги насекомых могут быть бегательными, копательными, прыгательными, плавательными и т. д.

У большинства насекомых на спинной стороне второго и третьего сегментов груди имеются парные крылья . Крылья представляют собой двухслойные выросты стенки тела. В толще крыла проходят каналы с трахеями и нервами. Они образуют так называемые жилки, выполняющие опорную функцию. Строение крыльев и жилкование - важный систематический признак. У различных групп насекомых передние и задние крылья развиты в разной степени. Одинаковыми парами крыльев обладают примитивные насекомые (стрекозы). В некоторых отрядах первая пара крыльев превращается в жесткие надкрылья. Такие насекомые (например, жуки) летают на второй паре крыльев. У двукрылых (мухи, комары) развита только первая пара крыльев, а вторая редуцировалась и превратилась в жужжальца. Среди насекомых есть и бескрылые виды. Часть из них является первичнобескрылыми (ногохвостки, двухвостки). Это древняя примитивная группа. Другую часть составляют вторичнобескрылые насекомые, утратившие крылья в связи с особенностями образа жизни (блохи, вши и т. д.).

По способу прикрепления крыльев к телу и типу движения насекомых подразделяют на древнекрылых и новокрылых. У древнекрылых (стрекоз и поденок) крылья движутся в одной плоскости (вверх-вниз). У остальных насекомых крылья в полете вращаются вокруг оси, описывая вершиной восьмерку. Брюшко насекомых может состоять из разного числа сегментов. У примитивных форм в состав брюшка входит до одиннадцати сегментов и анальная лопасть. В других группах число сегментов сокращается до четырех-пяти. Конечности на брюшке обычно отсутствуют, но у некоторых видов могут оставаться их рудименты.

Покровы и мышечная система. Тело насекомых покрыто трехслойной кутикулой, которая выделяется поверхностным эпителием - гиподермой. Снаружи кутикула покрыта липопротеиновым слоем, снижающим испарение воды. Поэтому помимо опорной и защитной функций кутикула также предохраняет тело насекомого от потери воды. На поверхности кутикулы расположены подвижные волоски, чешуйки, щетинки. В гиподерме образуются различные железы: ядовитые, пахучие, линочные, восковые.

Пигменты, которые содержатся в кутикуле или гиподерме, определяют окраску насекомых. Основные пигменты - это меланины, чей цвет варьирует от желтых и бурых до черных. Кроме них, есть пигменты желтых и красных тонов. Многие насекомые обладают покровительственной окраской. Это позволяет им скрываться от врагов и подкрадываться к жертве.

Хитиновая кутикула образует внутренние выросты, к которым прикрепляются мышцы и внутренние органы. Скелетные мышцы насекомых образованы поперечнополосатой мышечной тканью и состоят из отдельных мышечных пучков, количество которых может достигать 1,5-2 тыс. Отдельные мышцы насекомых способны к необычайной частоте сокращений. Так, мышцы, управляющие движением крыльев, способны сокращаться с частотой до 1 тыс. раз в секунду. Это связано с тем, что на один нервный импульс мышца отвечает серией сокращений. Дифференцированная мышечная система позволяет насекомым совершать очень сложные движения.

Пищеварительная система . Пищеварительная система начинается ротовым отверстием, ведущим в ротовую полость, куда впадают протоки нескольких пар слюнных желез (рис. 54). У гусениц бабочек вторая пара слюнных желез видоизменена в паутинные или шелкоотделительные железы.

Передняя кишка эктодермального происхождения и выстлана кутикулой. У большинства видов этот отдел пищеварительной системы подразделяется на глотку, пищевод (нередко расширяющийся в зоб) и желудок. Глотка и пищевод служат для проведения пиши, в зобу происходит ее накопление. У насекомых, питающихся твердой пищей, желудок обладает мускулистыми стенками с толстыми хитиновыми зубцами. В нем пища измельчается. В короткой энтодермальной средней кишке происходит окончательное переваривание и всасывание пищи. Задняя эктодермальная кишка длинная. Ее основные функции - формирование каловых масс, обратное всасывание воды и вывод экскрементов через анальное отверстие на конце брюшка.

У растительноядных видов переваривание целлюлозы обеспечивают кишечные симбионты (простейшие и бактерии), способные выделять фермент целлюлозу.

Выделительная система. Основные органы выделения у насекомых - мальпигиевы сосуды - длинные тонкие трубочки, число которых варьирует от 2 до 200 штук (см. рис. 54). Они расположены на границе средней и задней кишки, но имеют эктодермальное происхождение и развиваются из задней кишки. Один из концов трубочек слепо замкнут, а другой открывается в полость кишечника. В мальпигиевы сосуды поступают растворенные в гемолимфе продукты обмена. Там они превращаются в нерастворимую форму - кристаллы мочевой кислоты и вместе с экскрементами выводятся наружу. Освободившаяся вода возвращается в гемолимфу. Такая организация выделительной системы существенно снижает потерю воды, что позволяет насекомым обитать в жарком и сухом климате.

8.Дополнительно выделительную функцию выполняют почки накопления : жировое тело и перикардиальные клетки. Перикардиальные клетки расположены около сердца. Их основная функция - поглощение из гемолимфы токсичных веществ. Жировое тело у насекомых развито очень хорошо и играет важную роль в процессах жизнедеятельности. Во-первых, в нем запасаются питательные вещества, что позволяет животному долгое время обходиться без пищи и воды. Во-вторых, в клетках жирового тела накапливаются продукты обмена веществ (соли мочевой кислоты и другие экскреты). В виде кристаллов они остаются в нем до конца жизни. У некоторых насекомых (жуки-светляки) видоизмененные участки жирового тела образуют органы свечения. Частично продукты метаболизма откладываются в кутикуле и удаляются во время линьки.

Дыхательная система . Органы дыхания у насекомых представлены только трахеями - ветвящимися трубками эктодермального происхождения. Трахеи выстланы кутикулой, которая образует спиральные утолщения. Это предотвращает сплющивание трахей при движении и изгибах. Начинаются трахеи парными дыхательными отверстиями, расположенными по бокам средне-, заднегруди и сегментов брюшка. Самые крупные трахеи объединяются в ряды продольных стволов, соединенных перемычками. Тончайшие концевые веточки трахей оплетают все внутренние органы, жировое тело и могут даже проникать внутрь отдельных клеток. Это значительно увеличивает эффективность газообмена, что особенно важно при интенсивной мышечной работе.

Кровеносная система. Кровеносная система незамкнутая. Сердце расположено на спинной стороне в брюшке. Полость сердца разделена на камеры, вперед от него отходит аорта, задний конец сердца слепо замкнут. При сокращении камер гемолимфа через аорту выбрасывается в полость тела, омывает внутренние органы и возвращается назад в сердце через отверстия в его боковых стенках. В связи с наличием трахейного дыхания основными функциями кровеносной системы являются доставка питательных веществ от пищеварительной системы к внутренним органам и частям тела и транспорт продуктов обмена к органам выделения. Гемолимфа также переносит гормоны, выделяемые железами внутренней секреции.

Нервная система и органы чувств. Нервная система насекомых, как и других членистоногих, представлена брюшной нервной цепочкой . Головной мозг (парный надглоточный узел ) хорошо развит и имеет сложное строение. Его верхний отдел иннервирует головную лопасть и глаза, средний отдел - усики, задний - верхнюю губу.

К верхнему отделу головного мозга относятся также так называемые грибовидные тела, которые управляют сложными движениями и рефлекторной деятельностью. Поэтому они наиболее хорошо развиты у общественных насекомых, обладающих сложным поведением.

В брюшной нервной цепочке максимального развития достигают нервные узлы грудных сегментов, так как они иннервируют ноги и крылья. Кроме соматической нервной системы , у насекомых хорошо развита вегетативная (симпатическая ) нервная система, которая управляет деятельностью внутренних органов.

Наряду с обычными нервными клетками во всех отделах нервной системы насекомых имеются нейросекреторные клетки. Вместе с железами внутренней секреции они участвуют в гуморальной регуляции организма.

Органы чувств насекомых сложны и многообразны, что связано с высоким уровнем организации и сложным поведением этих животных. Насекомые способны воспринимать все основные типы раздражений. Причем их сенсорные способности, как правило, превосходят таковые у высших позвоночных животных. Например, многие насекомые видят в ультрафиолетовом спектре, органы слуха многих ночных бабочек воспринимают ультразвук, самец шелкопряда способен обнаружить самку по запаху на расстоянии нескольких километров. Органы зрения насекомых представлены простыми и сложными - фасеточными - глазами. У многих насекомых (бабочек, пчел, муравьев) есть цветное зрение.

Размножение и развитие. Насекомые раздельнополые . У многих видов выражен половой диморфизм , который проявляется в неодинаковом размере тела, окраске, наличии крыльев, развитии различных придатков тела и строении половых органов. Например, у многих бабочек самцы и самки отличаются по окраске, а у жуков-светляков самки, в отличие от самцов, не имеют крыльев.

Половые железы расположены в брюшке. Половая система самок состоит из парных яичников и яйцеводов, которые, сливаясь, образуют непарную трубку, продолжающуюся во влагалище. Во влагалище также открывается мешковидный семяприемник, служащий для хранения спермы после спаривания. У ряда видов (пчелы, муравьи и др.) сперма долгое время сохраняет жизнеспособность. Так, например, матка пчел спаривается один раз в жизни, а откладывает оплодотворенные яйца в течение пяти лет. Нередко у самок развиваются органы откладки яиц - яйцеклады (например, саблевидной формы яйцеклад у кузнечиков).

Мужская половая система образована парными семенниками и длинными семяпроводами, которые сливаются в непарный семяизвергательный канал. Оплодотворение внутреннее, у самцов может быть развит копулятивный орган.

По типу развития насекомых разделяют на две группы - с неполным и полным превращением (метаморфозом). При развитии с неполным превращением в жизненном цикле насекомого сменяются следующие стадии: яйцо - личинка - взрослое насекомое (имаго) (рис. 55). Личинка, вылупившаяся из яйца, похожа на взрослое насекомое. У них общий план строения тела, один и тот же тип ротового аппарата, а следовательно, и сходный тип питания, и обитают они обычно в одинаковых экологических условиях. Личинки отличаются от имаго недоразвитием крыльев, отсутствием вторичных половых признаков и иногда наличием специальных личиночных органов. С каждой линькой сходство со взрослым насекомым все больше увеличивается. Неполное превращение характерно для кузнечиков, тараканов, клопов.

У насекомых с полным превращением число стадий увеличивается: яйцо - личинка - куколка - взрослое насекомое (имаго) (рис. 56). Личинки таких насекомых принципиально отличаются от взрослых насекомых по общему плану строения тела, как правило, имеют иной тип ротового аппарата и другой тип питания (например, у гусениц - грызущий ротовой аппарат, а у бабочек - сосущий с хоботком). Часто они обитают в разных средах (например, комар - на суше, а его личинка - в воде). Это позволяет имаго и личинкам не конкурировать за пищу. После последней линьки личинка переходит в состояние покоя - окукливается. Под оболочкой куколки сначала происходит разрушение личиночных тканей, а затем образование тканей и органов взрослого насекомого. Развитие с полным метаморфозом характерно для наиболее высокоорганизованных насекомых (жуков, бабочек, перепончатокрылых, двукрылых).

9.

§ 20. Многообразие и значение насекомых

Класс насекомых подразделяют на крупные систематические группы: подклассы, инфраклассы, отряды. В основу этой классификации положены такие важнейшие призна­ки, как строение крыльев, тип ротового аппарата, особенности постэмбрионального развития. Согласно современным представлениям класс насекомых делится на 2 под­класса: Первичнобескрылые и Крылатые.

Первичнобескрылые - это древние, наиболее просто организованные насекомые без крыльев. Они имеют грызущий ротовой аппарат и три длинных членистых придатка на заднем конце тела. К первичнобескрылым относится отряд Щетинохвостки, или Чешуйницы. Свое второе название они получили за блестящие чешуйки, покрывающие их тело. В отличие от других насекомых развитие чешуйниц происходит без превращений, их мелкие личинки похожи на взрослых особей. Первичнобескрылые обычно обитают в жилище человека или в почве, участвуя в почвообразовательных процессах.

Крылатые - это более высокоорганизованные животные. Их подразделяют на две группы: с неполным и полным превращением. Рассмотрим характерные черты неко­торых наиболее распространенных отрядов насекомых.

Отряды насекомых с неполным превращением. Характерные этапы развития насекомых из этой группы: яйцо - личинка - имаго.

Отряд Стрекозы (около 4,5 тыс. видов). Стрекозы - одна из самых древних групп насекомых, известных по ископаемым остаткам с карбона. Взрослые стрекозы - это крупные хищные насекомые, которые охотятся на лету. Они имеют длинные прозрачные крылья с густой сетью жилок, подвижную голову с крупными фасеточными глазами, грызущий ротовой аппарат и короткие усики (рис. 57). Развитие стрекоз происходит в воде. Из яиц выходят хищные личинки (наяды), не похожие на имаго. Они питаются личинками насекомых и других водных беспозвоночных, захватывая их видоизмененной нижней губой (маской). Дышат наяды кислородом, растворенным в воде, с помощью специальных органов - трахейных жабр. По дну наяды передвигаются при помощи ног, а плавают, выталкивая струю воды из задней кишки. Личинки последнего возраста выходят из воды и линяют, образуя взрослое насекомое (имаго).

Отряд Таракановые (около 2,5 тыс. видов). Большинство тараканов - обитатели тропиков, но есть виды, встречающиеся повсеместно в жилищах человека (черный тара­кан и рыжий таракан, или прусак) (рис. 58). Тараканы всеядны, в природных условиях питаются как сапрофаги.

Они имеют уплощенное тело, длинные тонкие усики, грызущий ротовой аппарат. Передние крылья кожистые, задние - перепончатые, складывающиеся веерообразно. Та­раканы откладывают яйца в особый кокон (оотеку), из которого выходят маленькие личинки, похожие на взрослых насекомых.

Отряд Прямокрылые (более 20 тыс. видов). Насекомые средних и крупных размеров. Первая пара крыльев образует кожистые узкие надкрылья, вторая пара - широкие, тонкие, перепончатые, веерообразно складывающиеся, иногда недоразвитые. Ротовой аппарат грызущий. Третья пара ходильных ног удлиненная, прыгательного типа.

Большинство прямокрылых (кузнечики, саранча) живут на открытых пространствах: на полях, лугах, в степях. Их отличает способность к прыжкам, часто переходящим в полет. Сверчки обитают на поверхности почвы и в жилище человека (рис. 59). Медведки прокладывают в почве ходы, повреждая корни растений. У многих прямокрылых есть органы звука и слуха. Стрекотание спе­цифично для каждого вида и служит для привлечения самок к самцу. Самцы кузнечиков и сверчков стрекочут при помощи крыльев, а самцы саранчовых издают звуки, потирая задние ноги о крылья.

Саранчовые и медведки наносят огромный ущерб сельскому хозяйству.

В конце лета самки саранчи с помощью яйцеклада откладывают в почву пакетик яиц - кубышку. Весной из яиц выходят бескрылые личинки. Они собираются в плотные стаи и мигрируют в поисках пищи. Саранча питается разными видами растений, полностью уничтожая как естественные биоценозы, так и сельскохозяйственные посевы. Через несколько линек личинки превращаются \во взрослых крылатых насекомых, способных к дальним переле­там. Стая взрослой саранчи может лететь со скоростью 10-15 км в час и за день пролететь 80-120 км. По пути своего движения саранча полностью уничтожает растительность. Стая саранчи может за 1-2 часа превратить в пустыню тысячи гектаров по­севов. Борьба с саранчой ведется с помощью химических мето­дов защиты.

Отряд Полужесткокрылые, или Клюпы (более 30 тыс. видов). Внешне очень разнообразные наземные и водные насекомые с колюще-сосущим ротовым аппаратом. Первая пара крыльев обычно неоднородная: вершинная часть тон­кая, а в основании более плотная кожистая; вторая пара - перепончатая. Иногда крылья отсутствуют. У взрослых кло­пов имеются пахучие железы. Среди них встречаются как растительноядные, так и хищные виды, некоторые являются кровососами.

Многие хищные клопы живут в воде: гладыши, водомерки, водяные скорпионы. Некоторые из них способны нападать на крупную добычу (других насекомых, головасти­ков и мальков рыб).

На поверхности воды обитают водомерки - клопы с тонким, па­лочковидным телом и длинными тонкими ногами. Они быстро бегают по поверхностной пленке воды. Среди водомерок имеется, пожалуй, единственный вид настоящих океанических насекомых - морская водомерка галобатес. Она встречается на расстоянии в несколько тысяч километров от берега.

Среди наземных клопов человеку наиболее докучает кровососущий постельный клоп. В природе его ближайшие родственники обитают в пещерах и гнездах, питаясь кровью птиц и летучих мышей. Среди растительноядных клопов немало вредителей сельскохозяйственных культур. Наибольший урон урожаю пшеницы приносит клоп-черепашка. Большой интерес в последнее время проявляется к наземным хищным клопам, питающимся насекомыми и клещами. Их можно использовать для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Отряды насекомых с полным превращением. Характерные этапы развития насекомых из этой группы: яйцо - личинка - куколка - имаго.

Отряд Жесткокрылые, или Жуки (более 250 тыс. видов). Отличительный признак представителей отряда - превращение передней пары крыльев в жесткие надкрылья. Жуки летают только при помощи задней пары перепончатых крыльев. Надкрылья защищают крылья и мягкую спинную сторону брюшка. При полете надкрылья приподнимаются, отводятся в сторону и напоминают несущие плоскости самолета, а задние крылья выполняют функцию пропелле­ров. Ротовой аппарат грызущего типа с мощно развитыми верхними челюстями, жуки питаются твердой пищей. Размер жуков варьирует от 0,3 до 150 мм.

У большинства личинок жуков крупная голова с грызущими челюстями и три пары ног. У некоторых личинок но­ги могут быть редуцированы (короеды, усачи). Органы ды­хания у личинок разнообразнее, чем у взрослых жуков. Не­которые водные обитатели, например, дышат при помощи трахейных жабр. За период развития личинки несколько раз линяют.

Самка майского жука откладывает яйца в почву, после чего погибает. Личинки, вышедшие из яйца, обитают в почвенной подстил­ке и питаются перегноем. На зиму личинки уходят глубоко в зем­лю, спасаясь от промерзания, а следующей весной поднимаются к поверхности и начинают питаться корнями травянистых расте­ний. После второй зимовки в почве личинки начинают объедать корни кустарников и деревьев, вызывая гибель молодых расте­ний. Личинки имеют толстое, беловатое, слегка изогнутое тело (рис. 60). На грудных сегментах расположены три пары членистых конечностей. Тело покрыто мягким хитиновым покровом, только на голове и на конечностях хитиновый покров более темный и плотный. Через тонкие покровы личинки просвечивают трахеи и кишечник, наполненный пищей. После третьей зимовки в по-ве личинка окукливается. Куколка уже имеет некоторое сходство со взрослым жуком. Через плотные хитиновые покровы можно разглядеть голову с ротовыми конечностями, глазами и усиками, а также сложенные конечности и зачатки крыльев на груди. Куколка неподвижна и не питается. Осенью из куколки выходит взрослый жук, который зимует в земле и поднимается на поверхность только весной следующего года.

Отряд Чешуекрылые, или Бабочки (около 140 тыс. видов). Бабочки обладают двумя парами крыльев, густо по­крытых микроскопическими чешуйками. Цвет, структура и размещение чешуек определяют разнообразие окраски и рисунков крыльев. Ротовой аппарат сосущего типа имеет вид свернутого в спираль хоботка, с помощью которого бабочки пьют нектар или сладкий сок растений.

Личинки бабочек - гусеницы с ротовым аппаратом грызущего типа. Сегменты груди несут по паре членистых конечностей с коготками, на брюшке обычно 5 пар ложных ножек. Питаются гусеницы листьями растений.

Многие бабочки - опылители покрытосеменных растений, а их гусеницы наносят растениям серьезный вред.

Бабочки капустной белянки (капустницы) откладывают яйца на нижнюю сторону листьев капусты и других растений семейства крестоцветных. Из яиц выходят мелкие гусеницы желтого цвета. Они активно питаются, быстро растут и несколько раз линяют. Те­ло гусениц становится синевато-зеленого цвета с тремя желтыми продольными полосками и черными точками и густо покрывается волосками. От листа капусты, на котором кормились гусеницы, остаются только крупные жилки. Гусеницы расползаются в укромные места и окукливаются. Через определенное время из них выходят бабочки. За лето обычно развивается два поколения капуст­ной белянки.

Бабочку тутового шелкопряда с полным правом можно считать домашним насекомым, потому что в природных условиях этот вид не встречается. Родиной тутового шелкопряда были Гималаи, откуда он был завезен в Китай, где за 2,5 тыс. лет до н. э. начало развиваться шелководство. В Россию шелкопряд попал более 300 лет назад. За тысячи лет содержания в неволе бабочки утратили способность к полету. Слюнные железы у гусениц шелкопрядов превращены в прядильные, или шелкоотделительные. В них образуется секрет, который застывает на воздухе, превращаясь в шелковую нить. При строительстве кокона гусеница обматывает себя шелковой нитью, которая может достигать в длину тысячу метров. Несмотря на развитие химической промышленности и производство искусственного шелка, шелководство является доходной отраслью сельского хозяйства.

Отряд Двукрылые (около 150 тыс. видов). Основная чёрта представителей отряда - наличие одной первой пары перепончатых крыльев. Вторая пара редуцирована и пред­ставляет собой короткие булавовидные придатки - жужжальца (органы равновесия и стабилизации при полете). Другая характерная особенность - отсутствие у личинок ног. Сегменты груди у двукрылых слиты между собой.

Двукрылых делят на 2 подотряда: Длинноусые, или Комары, и Короткоусые, или Мухи (рис. 62).

Поразительна скорость размножения комнатной мухи (см. рис. 62). За один раз самка откладывает 100-150 яиц, причем при наличии достаточного количества пищи муха откладывает яйца подряд несколько раз с интервалом 2-4 дня. Подсчитано, что если бы выживали все личинки, куколки и сами мухи, то за летний сезон потомство одной мухи могло бы превысить 5 трлн экземпляров.

Личинки мух (опарыши) обитают в выгребных ямах, уборных, помойках - там, где скапливаются гниющие органические остатки. Они лишены не только конечностей, но и головной капсулы. Личинки выделяют наружу пищеварительные ферменты, которые способствуют быстрому разложению и разжижению органических остатков. В результате личинки плавают в жидкой полупереварен­ной пище, которую постоянно заглатывают. Такой способ питания называют внекишечным. Личинки быстро растут и вскоре окукли­ваются. Бочонковидная куколка мух имеет плотную бурую оболочку и называется пупарием.

По внешнему виду оводы напоминают большую черную муху. Их главная особенность - недоразвитие ротовых органов и пищеварительной системы. Взрослые оводы не питаются, они живут за счет питательных веществ, накопленных личинкой. Самки откладывают яйца на шерсть животных (кожные оводы) или в ноздри, рот, глаза животных и человека (полостные ово­ды). Из яиц выходят личинки оводов и вбуравливаются под кожу, где активно питаются и растут. Весной личинки покидают хо­зяина и окукливаются в земле. Из куколки выходит взрослое насекомое.

Многие общественные виды перепончатокрылых обладают полиморфизмом. Особенно отчетливо он выражен у муравьев, где в одной семье встречаются различные формы рабочих муравьев и солдат. Это связано с многообразием выполняемых ими действий.

Муравьи - многочисленная группа общественных насекомых со сложным поведением. Лесные рыжие муравьи строят высокие конусовидные гнезда - муравейники. Семья состоит из нескольких тысяч особей с четко выраженным полимор­физмом. В ее состав входят бескрылые рабочие особи (недоразвитые самки), крылатые самцы (которые погибают после спаривания) и крылатые самки-основательницы. У многих видов муравьев существует разделение труда между рабочими особями. Имеются муравьи-солдаты, муравьи-фуражиры, муравьи, ухаживающие за личинками. Зимуют муравьи в подзем­ной части муравейника, где поддерживается постоянная температура.

Размножение и расселение муравьев происходят один или два раза в год. Этому предшествует появление в муравейнике множества крылатых муравьев. Это молодые самцы и самки, которые в определённый момент покидают муравейник и устремляются в полёт. В воздухе или на земле происходит спаривание, вскоре после которого самцы погибают. Самки теряют крылья и начинают искать место, пригодное для устройства нового муравейника. Они роют небольшую норку и откладывают первую небольшую порцию яиц. Из яиц выходят белые червеобразные личинки, которых самка начинает кормить. Личинки окукливаются, и из куколок выходят рабочие муравьи. После этого единственной заботой самки является откладка яиц, а все остальные функции выполняют рабочие муравьи.

Лесные муравьи питаются в основном насекомыми и их личинками, уничтожая огромное количество вредителей. Они также играют важную роль в процессах почвообразования: рыхлят почву и обогащают ее органическими веществами. Пчелы общественные насекомые со сложным поведением. Живут пчёлы семьями (по 40-70 тыс. особей) в ульях или дуплах деревьев. В семье есть одна крупная самка (матка), несколько сотен самцов (трутней), а все остальные - рабочие пчелы (рис. 63). Матка ежедневно откладывает до 1 тыс. яиц. Рабочие пчелы - это самки, не способные размножаться. Их яйцеклад превращен в жало, связанное с парой ядовитых желез, расположенных в брюшке. Строение жала таково, что при укусе оно застревает в жертве и вырывается из брюшка пчелы с частью внутренних органов. Поэтому после укуса пчела погибает.

Нектар, который собирают пчелы, в их зобе превращается в мед. Медом пчелы питаются сами и выкармливают личинок. Для выра­щивания личинок и для хранения меда пчелы строят из воска

соты - вертикальные ряды ячеек шестигранной формы. Воск выделяется специальными железами на брюшке пчелы и застывает в виде тонких пластиночек. Пчела лапками снимает эти пластиночки, затем челюстями размягчает воск и вылепляет из него соты.

Тело пчелы густо покрыто многочисленными волосками, на которые легко налипает цветочная пыльца. Специальными гребеночками, расположенными на лапках, пчела счищает пыльцу с волосков и переносит ее в прикрытые щетинками углубления на го­ленях третьей пары ног - корзиночки. Наполнив зоб нектаром, а корзиночки пыльцой, пчела возвращается в улей. Там пчелы стря­хивают пыльцу в соты и заливают медом - образуется перга (корм для личинок).

Начиная с весны, матка откладывает по одному оплодотворенному яйцу в каждую ячейку сот. Из яиц выходят червеобразные личинки, которых рабочие пчелы первые 5 дней кормят маточным молочком, а затем - пергой. Маточное молочко выделяется осо­быми железами, расположенными на верхней челюсти пчелы. Затем личинки окукливаются, и через 2 недели из куколки выходит молодая рабочая пчела. По мере разрастания пчелиной семьи рабочие пчелы начинают строить крупные ячейки для развития но­вых маток. Для того чтобы личинка превратилась в матку, ее в течение всего развития кормят только маточным молочком. Из неоплодотворенных яиц в ячейках развиваются трутни - гапло­идные самцы.

Перед выходом молодой матки из ячейки сот старая магка с частью рабочих пчел покидает улей, происходит роение, или деление семьи. Молодая матка для спаривания вылетает из улья вместе с самцами-трутнями. После брачного полета она возвра­щается в улей и начинает откладывать яйца. В семяприемнике самки сперматозоиды остаются живыми в течение нескольких ме­сяцев. Трутней, которые оплодотворили молодую самку, рабочие пчелы убивают и выбрасывают из улья.

Пчелы обладают очень сложным и многообразным поведением. В течение жизни одна и та же пчела меняет свои профессии в улье. Сначала, сразу после выхода из сот, молодые пчелы чистят старые ячейки и кормят пергой личинок. С развитием желез, вы­рабатывающих «молочко», они кормят личинок и маток. После этого пчела становится приемщицей корма у прилетающих пчел и разносит его по улью. Как только восковые железы начина­ют вырабатывать воск, пчелы начинают строительные работы. Позднее начинают функционировать ядовитые железы, и пчела становится охранником у входа в улей. И лишь в конце жизни пчелы начинают собирать нектар и пыльцу.

Пчелы-сборщицы, обнаружив богатые кормовые угодья, сообщают о них всем остальным пчелам на языке танца. Виляя брюшком и выписывая восьмерки, пчела передает информацию о количестве пищи, направлении и расстоянии до нее. Полученные сведения позволяют пчелам безошибочно находить указанные места. Общественная жизнь пчел и муравьев дает им массу преимуществ по сравнению с одиночными видами. Общественные насекомые лучше защищены от врагов, успешно сообща добыва­ют пищу и переносят морозные зимы. Заботясь о потомстве, они обеспечивают практически полное выживание особей на личиночной стадии. Все это позволило общественным насекомым стать наиболее процветающей группой животных.

Движение крыльев у насекомых - результат работы сложного механизма и определяется, с одной стороны, особенностью сочленения крыла с туловищем, а с другой - действием особых крыловых мышц. В общих чертах основной механизм движения крыльев представляется следующим образом. Само крыло - это двуплечий рычаг с неодинаковой длиной плеч. С тергитом и боковой пластинкой крыло соединяется тонкими и гибкими мембранами. Чуть отступя от места этого соединения, крыло опирается на небольшой, имеющий вид столбика вырост боковой пластинки, который и является точкой опоры крылового рычага.

Расположенные в грудных сегментах мощные продольные и дорзовентральные мышцы могут опускать или приподнимать тергит. При опускании последний давит на короткое плечо крыла и влечет его за собой вниз. В результате длинное плечо, т. е. вся несущая плоскость крыла, движется вверх. Подъем тергита приводит к опусканию крыловой пластинки. Небольшие мышцы, прикрепленные непосредственно к крылу, способны поворачивать его вдоль продольной оси, при этом изменяется угол атаки. Во время полета свободный конец крыла движется по довольно сложной траектории. При опускании крыловая пластинка расположена горизонтально и движется вниз и вперед: возникает подъемная сила, удерживающая насекомое в воздухе. При движении вверх и назад крыло располагается вертикально, что создает пропеллирующий эффект.

Количество ударов крыла в 1 с сильно варьирует у разных насекомых: от 5-10 (у крупных дневных бабочек) до 500-600 (многие комары); у очень мелких комаров-мокрецов эта цифра достигает 1000 колебаний в 1 с. У различных представителей насекомых передние и задние крылья могут быть развиты в разной степени. Только у более примитивных насекомых (стрекозы) обе пары крыльев развиты более или менее одинаково, хотя и разнятся по форме. У жуков (отр. Жесткокрылые - Coleoptera ) передние крылья изменяются в толстые и твердые надкрылья - элитры, которые почти не участвуют в полете и в основном служат для защиты спинной стороны тела. Настоящими же крыльями являются лишь задние крылья, которые в покоящемся состоянии спрятаны под надкрыльями. У представителей отряда клопов твердеет лишь основная половина передней пары крыльев, вследствие чего эту группу насекомых нередко называют отрядом Полужесткокрылых . У некоторых насекомых, а именно у целого отряда двукрылых, развита лишь передняя пара крыльев, тогда как от задней остаются лишь рудименты в виде так называемых жужжалец.

Вопрос о происхождении крыльев еще не вполне разрешен. В настоящее время одной из наиболее обоснованных представляется "паранотальная" гипотеза, согласно которой крылья возникли из простых неподвижных боковых выростов кожи - паранотумов. Такие выросты встречаются у многих членистоногих (трилобиты, ракообразные), у многих ископаемых насекомых и у некоторых современных форм (личинки термитов, некоторые богомолы, тараканы и т. д.). Переходом от ползающего к летающему послужил, быть может, лазающий образ жизни на деревьях, при котором насекомые, вероятно, часто делали прыжки с ветки на ветку, что способствовало дальнейшему развитию боковых выростов груди, которые вначале выполняли функции несущих плоскостей при парашютировании или планирующем полете. Дальнейшая дифференцировка и отчленение выростов от самого тела привели к выработке настоящих крыльев, обеспечивающих активный пропеллирующий полет.

Брюшко - последний отдел тела насекомых. Количество сегментов, входящих в его состав, варьирует у разных представителей класса. Здесь, как и в других группах членистоногих, выявляется четкая закономерность: чем ниже в эволюционном отношении стоят те или иные представители, тем более полным набором сегментов они обладают. И действительно, максимальное число брюшных сегментов мы находим у самых низших скрыточелюстных (отр. Protura ), брюшко которых состоит из 11 сегментов и заканчивается отчетливо различимым тельсоном. У всех остальных насекомых часть сегментов редуцируется (обычно один или несколько последних, а иногда и самый первый), так что общее число сегментов может сокращаться до 10, а у высших форм (некоторые перепончатокрылые и двукрылые) до 4-5.

Брюшко обычно лишено конечностей. Однако вследствие происхождения насекомых от форм, обладавших ножками на протяжении всего гомономно расчлененного тела, нередко сохраняются на брюшке рудименты конечностей или же конечности, изменившие свою первоначальную функцию. Так, у отряда Protura , низших представителей бескрылых насекомых, имеются маленькие конечности на трех передних члениках брюшка. Сохраняются рудименты брюшных конечностей и у открыто-челюстных. У тизанур на всех сегментах брюшка имеются особые придатки - грифельки, на которых, как на полозьях, при движении насекомого брюшко скользит по субстрату. Одна пара грифельков на заднем конце тела сохраняется и у тараканов. Очень широко распространены, особенно у более примитивных форм (тараканы, саранчовые и т. п.), церки - парные придатки последнего сегмента брюшка, также являющиеся видоизмененными конечностями. По-видимому, сходное происхождение имеют и яйцеклады, встречающиеся у многих насекомых и состоящие из трех пар вытянутых створок.

Покровы насекомых , как и всех остальных членистоногих, состоят из трех основных элементов - кутикулы, гиподермы и базальной мембраны. Кутикула выделяется клетками гиподермы, которая у скрыточелюстных насекомых часто превращается в синцитий. Кутикула насекомых трехслойна. В отличие от таковой ракообразных она несет наружный слой, содержащий липопротеинозые комплексы и препятствующий испарению воды из организма. Насекомые - сухопутные животные. Интересно отметить, что у водных и почвенных форм, обитающих в атмосфере, насыщенной парами воды, наружный слой или не выражен совсем, или развит очень слабо.

Механическую прочность кутикуле придают белки, задубленные фенолами. Они инкрустируют средний, основной слой.

На поверхности кутикулы находятся разнообразные, подвижно сочлененные с поверхностью тела выросты - тонкие волоски, чешуйки, щетинки. Каждое такое образование обыкновенно есть продукт выделения одной крупной гиподермальной клетки. Многообразие форм и функций волосков необычайно, они могут быть чувствительными, покровными, ядовитыми.

Мышечная система насекомых отличается большой сложностью и высокой степенью дифференциации и специализации отдельных ее элементов. Количество отдельных мышечных пучков часто достигает 1,5 - 2 тыс. Скелетные мышцы, обеспечивающие подвижность организма и отдельных его частей по отношению друг к другу, как правило, прикрепляются к внутренним поверхностям кутикулярных склеритов (тергитам, стернитам, стенкам конечностей). По гистологическому строению почти все мышцы насекомых поперечнополосатые.

Мышцы насекомых (в первую очередь это относится к крыловым мышцам высших групп насекомых: перепончатокрылым, двукрылым и т. п.) способны к необычайной частоте сокращений - до 1000 раз в секунду. Это связано с явлением умножения ответа на раздражение, когда на один нервный импульс мышца отвечает несколькими сокращениями.

Богато разветвленная сеть трахейной дыхательной системы снабжает кислородом каждый мышечный пучок, что наряду с заметным повышением температуры тела насекомых при полете (за счет тепловой энергий, выделяемой работающими мышцами) обеспечивает высокую интенсивность обменных процессов, протекающих в мышечных клетках.

Пищеварительная система начинается небольшой ротовой полостью, стенки которой образуются верхней губой и совокупностью ротовых конечностей. У форм, питающихся жидкой пищей, она, по существу, заменена каналами, образующимися в хоботке и служащими для засасывания пищи и проведения слюны - секрета специальных слюнных желез. Стенки верхней части ротовой полости и следующей за ней трубчатой глотки соединяются со стенками головной капсулы с помощью мощных мышечных пучков. Совокупность этих пучков образует своеобразный мышечный насос, обеспечивающий продвижение пищи в пищеварительную систему.

В заднюю часть ротовой полости, как правило, около основания нижней губы (максиллы II) открываются протоки одной или нескольких (до 3) пар слюнных желез. Содержащиеся в слюне ферменты обеспечивают начальные этапы процессов пищеварения. У кровососущих насекомых (муха цеце, некоторые виды комаров и т. п.) слюна часто содержит вещества, препятствующие свертыванию крови - антикоагулянты. В некоторых случаях слюнные железы резко меняют свою функцию. У гусениц бабочек, например, они превращаются в прядильные, которые вместо слюны выделяют шелковистую нить, служащую для изготовления кокона или для других целей.

Пищеварительный канал насекомых, начинающийся глоткой, состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишок.

Передняя кишка может быть дифференцирована на несколько отличающихся по функциям и строению частей. Глотка переходит в пищевод, имеющий вид узкой и длинной трубки. Задний конец пищевода часто расширяется в зоб, особенно развитый у насекомых, питающихся жидкой пищей. У некоторых хищных жуков, прямокрылых, тараканов и т. д. за зобом помещается еще одно небольшое расширение передней кишки - жевательный желудок. Кутикула, выстилающая всю переднюю кишку, в жевательном желудке образует многочисленные твердые выросты в виде бугров, зубцов и т. п., способствующих дополнительному перетиранию пищи.

Далее следует средняя кишка, в которой происходит переваривание и всасывание пищи; она имеет вид цилиндрической трубки. При начале средней кишки в нее нередко впадает несколько слепых выпячиваний кишечника, или пилорических придатков, служащий в основное для увеличения всасывающей поверхности кишечника. Стенки средней кишки часто образуют складки, или крипты. Обыкновенно эпителием средней кишки выделяется вокруг содержимого кишки непрерывная тонкая оболочка, так называемая перитрофическая мембрана.

В средней кишке происходит окончательное переваривание и усвоение пищевых веществ.