Общий план строения. Полость тела
Органы насекомых располагаются в полости тела – его внутреннем пространстве, которое делится по уровню на три отдела, или синуса. Это разделение возможно благодаря наличию в полости горизонтальных перегородок (диафрагм).
Верхняя, или дорсальная диафрагма отграничивает перикардиальный отдел, внутри которого находится спинной сосуд (сердце и аорта). Нижняя диафрагма отделяет пространство перинейрального синуса; в нем лежит брюшная нервная цепочка. Между диафрагмами находится самый широкий висцеральный (внутренностный) отдел, в котором лежат пищеварительная, выделительная, половая система и структуры жирового тела. Элементы дыхательной системы встречаются во всех трех отделах.[1]
Общий план строения насекомых на примере таракана
Общий план строения насекомых на примере таракана
1- пищевод, 2 - резервуар слюнной железы,
3 - слюнная железа, 4 - зоб, 5 - мышечный желудок,
6 - слепые отростки, 7 - средняя кишка, 8 - прямая кишка, 9 - брюшная нервная цепочка, 10 - трахеи, 11 - дыхальца, 12 - семенник, 13 - семяпроводы,
14 - придаточные железы, 15 - мальпигиевы сосуды
Использовано изображение:[7]
Каждый орган в теле насекомого имеет особое, строго определенное расположение относительно других структур; типичный вид органокомплекса можно продемонстрировать на примере схематического внутреннего строения таракана (см. фото).[1] Посистемное внутреннее строение насекомых описано ниже.
В теле насекомых до 2 000 мышц, таким образом, их количество может в 3,5 раза превышать число мускулов в организме человека. Мышечные пучки располагаются в стенках внутренних органов (висцеральные) либо прикрепляются к элементам наружного скелета (к внутренней поверхности склеритов). В последнем случае они называются скелетными. Скелетные мышцы делятся по своему расположению на головную, грудную и брюшную группы. В области прикрепления мышц к кутикуле последняя имеет гребни, бугорки и прочие выступающие внутрь тела элементы – аподемы.[3][4]
Каждая мышца представляет собой совокупность мышечных волокон, а каждое волокно – это клетка определенного строения. Внутри нее находится несколько ядер, цитоплазма, большое количество митохондрий («энергетических станций», благодаря которым возможна работа мышц) и нити специальных сократительных белков (актомиозина).[4][1]
В области прикрепления к кутикуле мембраны мышечных клеток срастаются с гиподермой, там же от мышц отходят прочные тонкие нити – тонофибриллы, являющиеся у насекомых некоторым аналогом сухожилий.[1]
Муравей – одно из самых сильных насекомых
Муравей – одно из самых сильных насекомых
Использовано изображение:[14]
В мышечной ткани насекомых с очень высокой скоростью происходит обмен веществ. Кроме того, у них есть особенности нервно-мышечной связи: у некоторых в ответ на поступление к мышце одного импульса она может сокращаться несколько раз! Подобный механизм особенно часто реализуется у летающих видов, представители которых могут делать до 1000 взмахов крыльев в 1 секунду.[3] Благодаря этим особенностям насекомые могут длительное время выполнять физическую работу, отличаются большой силой мышц (в «своих» масштабах) и медленно утомляются.
Пищеварительная система насекомых представляет собой кишечный канал, начинающийся на переднем конце тела ротовым отверстием и заканчивающийся на задней части брюшка анальным отверстием. Кроме того, к пищеварительной системе относят железы, которые открывают свои протоки в различные отделы кишечного канала.[6][4]
Строение пищеварительной системы насекомых
Строение пищеварительной системы насекомых
1 - слюнные железы, 2 - пищевод, 3 - зоб,
4 - пилорические придатки, 5 - средняя кишка,
6 - мальпигиевы сосуды, 7 - задняя кишка,
8 - прямая кишка
Использовано изображение:[3]
В структуре канала выделяют три отдела:
. Включает глотку с впадающими в нее протоками слюнных желез, пищевод с имеющимся в нем расширением (зобом). Зоб переходит в провентрикулус, или мышечный желудок. Изнутри он покрыт «щеткой» из плотных зубцов, а в его стенке находятся мощные мышечные волокна. Все это позволяет провентрикулусу осуществлять механическую функцию: дополнительно измельчать и перемешивать проглоченный питательный субстрат.
У некоторых в передней кишке и на границе ее расположения со средней имеются выпячивания – дивертикулы или пилорические выросты. Зоб и выросты служат резервуарами для хранения пищи, там она обрабатывается ферментами.[6][4]
. Отделяется от выше лежащего отдела специальным сужением – кардиальным клапаном. Внутри средней кишки, которая обычно представлена в виде вытянутой трубки, находится очень важная структура – перитрофическая мембрана, состоящая из фибриллярных и белково-хитиновых элементов. Мембрана обволакивает поступающие порции субстрата и участвует в переваривании пищи и усвоении минеральных и других компонентов.
. Ниже пилорического клапана, расположенного в нижней части среднего отдела, расположены структуры задней кишки. На ее уровне в кишечный канал обычно открываются
мальпигиевы сосуды – элементы
выделительной системы. Задняя кишка разделяется на две части – тонкую и прямую кишку, которые также разграничены между собой клапаном (ректальным). Кроме того, в стенках задней кишки располагаются ректальные железы, всасывающие воду.
[6][4](фото)
Данная схема является универсальной, однако насекомые, которые питаются разными субстратами (твердыми и жидкими, растительными и животными), могут иметь свои особенности строения пищеварительной системы. Подробнее – в этой статье.
Пустынная саранча – рекордсмен по количеству мальпигиевых сосудов
Пустынная саранча – рекордсмен по количеству мальпигиевых сосудов
Использовано изображение:[13]
Главными органами выделительной системы у насекомых являются мальпигиевы сосуды. Это трубкообразные структуры, слепые концы которых оканчиваются в полости тела и омываются гемолимфой, а базальные части соединяются с кишечным каналом, как это показано на фото к предыдущему разделу. Сосуды захватывают из гемолимфы конечные продукты обмена веществ (в основном белкового обмена, главным образом мочевая кислота) и выводят их в кишку, откуда они потом с экскрементами выводятся наружу.
Число мальпигиевых сосудов может быть от 1 до 250, а порой и больше. Больше всего их у пустынной саранчи.[4][5] (фото)
Кроме того, функцию выведения из организма балластных веществ, метаболитов и ядов выполняют и другие органы, напрямую не относящиеся к выделительной системе. Это трахеи, избавляющие организм насекомого от летучих соединений, и железы. Также стоит упомянуть, что жировое тело и кутикула могут депонировать некоторые соединения в своих структурах.[4][5]
Орган свечения у светлячка
Орган свечения у светлячка
Использовано изображение:[12]
Жировым телом называется субстанция, находящаяся между органами. Условно его можно отнести к органам выделительной системы («почкам накопления»),[3] однако оно не только накапливает метаболиты, но и выполняет множество других функций, что также создает ему сходство с «нашей» печенью и жировой тканью.
Жировое тело имеет цвет от белого до ярко-оранжевого, в наибольшем объеме располагается в брюшке. Оно накапливает запасные питательные вещества в виде гликогена или жира, в нем происходят процессы обезвреживания ядов (в том числе инсектицидов) и продуктов обмена веществ, а у некоторых насекомых в жировом теле находятся особые клетки, формирующие органы свечения.[1][4] (фото)
Кровеносная система у насекомых не замкнутая, то есть их кровь (гемолимфа) циркулирует не по закрытой сети сосудов, а частично протекает в полости тела между органами. Сосудистая часть кровеносной системы образована так называемым спинным сосудом, который делится на две части: сердце и аорту.[1][4]
Выделение гемолимфы как защитный механизм
Выделение гемолимфы как защитный механизм
Г – гемолимфа
Использовано изображение:[9][10]
Сердце располагается у насекомых в брюшке, имеет удлиненную форму, состоит из 1-7 камер, по бокам в нем имеются отверстия (устьица, ости) через которые орган, сокращаясь, засасывает внутрь себя гемолимфу и перекачивает ее в аорту.
Аорта расположена в грудном отделе, в ней нет камер и отверстий, она проводит кровь в направлении к голове. В последней никаких сосудов уже нет, гемолимфа изливается в ее полость, а потом под действием отрицательного давления постепенно опять перемещается к заднему концу тела, где вновь засасывается в сердце. [1][4]
В основании ног и усиков также имеются дополнительные образования, напоминающие сердца и обладающие самостоятельной сократительной активностью. Благодаря их наличию кровь может циркулировать и в придатках тела.[1][4]
Что касается гемолимфы, то это – прозрачная (желтоватая, зеленоватая, бурая, реже другого оттенка) жидкость, которая разносит по телу питательные вещества и собирает из клеток продукты обмена веществ, которые затем фильтруются мальпигиевыми сосудами и выводятся из организма. Дыхательной функции, как у животных, кровь насекомых не имеет, что связано с особенностями строения органов дыхания, о которых мы поговорим чуть ниже. Зато у ряда насекомых она выполняет дополнительные задачи. К примеру, некоторые жуки, защищаясь от врагов, выделяют капли гемолимфы, содержащей раздражающие вещества, из области ротовых органов или сгибов конечностей.[1][4] (фото)
Строение дыхательной системы
Строение дыхательной системы
1 – трахейные стволы, 2 – стигмы
Использовано изображение:[8]
Дыхательная система
Дыхание насекомых осуществляется атмосферным воздухом, притом кислород доставляется к клеткам и тканям непосредственно из окружающей среды. Это возможно благодаря особому строению трахейной системы – совокупности проводящих воздух внутренних трубочек, начинающихся от боковых частей груди и брюшка отверстиями – дыхальцами.[4][5](фото)
От дыхалец внутрь тела идут более или менее прямые короткие стволики, которые впадают в основные трахейные стволы, лежащие продольно справа и слева. Иногда помимо основных у насекомых также бывают добавочные трахеальные стволы, одна пара или более. От них на уровне каждого сегмента вглубь отходят более мелкие трахеи.[4][5]
К спинному сосуду и другим дорсально расположенным структурам направляется дорсальная ветвь, к органам пищеварительной и половой систем идет висцеральная ветвь, а к вентрально расположенным образованиям – вентральная.[4][5]
Трахеи многократно ветвятся и оканчиваются трахеолами – самыми маленькими по диаметру трубочками, диаметр которых не превышает 1 мм. Они оплетают клетки и группы клеток, в результате чего те получают возможность путем диффузии извлекать через тонкие контактирующие мембраны кислород.[4][5]
Нервная система
Она имеет очень сложное строение, но все ее компоненты состоят из одинаковых функциональных единиц – нервных клеток, или нейронов. Каждый нейрон содержит три части: тело, дендриты (многочисленные отростки, по которым клетка получает импульсы) и аксон (один отросток, по которым клетка сама передает импульсы к другим нейронам, а также рабочим органам – мышцам, железам).[2][1][4]
Строение нервной системы у разных насекомых
Строение нервной системы у разных насекомых
1 – у жука-краснокрыла (рассеянная нервная цепочка),
2 – у жука-вертячки (часть ганглиев цепочки слиты),
3 – у мухи (все ганглии нервной цепочки объединены).
Использовано изображение:[8]
Макростроение нервной системы можно представить таким образом:
(головной
мозг и
брюшная нервная цепочка) – состоит из
ганглиев, внутри которых находятся многочисленные ассоциативные центры, контролирует работу всех органов и тканей тела насекомого;
[2][1][4]
– представлена чувствительными и двигательными нервами, которые идут от центральной нервной системы к органам и тканям и наоборот;
– совокупность отдельно лежащих
ганглиев и нервов, которые участвуют в управлении работой внутренних органов и особенно эндокринных желез.
Особого внимания среди этих структур заслуживают головной мозг и нервная цепочка.[2][1][4]
Мозг насекомых состоит из трех отделов – протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Тритоцеребрум имеет самое простое строение, он расположен сразу кпереди от брюшной нервной цепочки, управляет движениями верхней губы и мышц угла рта, имеет связь с симпатической нервной системой.[2][1][4]
Дейтоцеребрум лежит впереди от тритоцеребрума, координирует работу усиков.
Протоцеребрум, или первичный мозг, имеет самое сложное строение, включает ряд отдельных анатомических структур, обладающих многочисленными функциями и неодинаково выраженных у представителей различных таксонов (зрительные доли, грибовидные тела, протоцеребральный мост, протоцеребральные лопасти и т.д.). Именно этот отдел отвечает за анализ информации, в нем формируются рефлексы и так далее. В конечном итоге протоцеребрум не только управляет работой всех органов, но и служит местом формированияповедения насекомых.[2][1][4]
Брюшная нервная цепочка – парная цепь ганглиев, лежащая вдоль тела на протяжении грудного и брюшного отдела. Каждая пара принимает чувствительные нервы и отдает двигательные нервы в пределах соответствующего сегмента тела. Иногда два или более ганглиев соединяются между собой, сливаясь в единое образование. В крайних случаях, например у мух, все ганглии брюшной нервной цепочки вообще собраны в одну массу, от которой к органам и тканям направляются нервы.[2][1][4] (фото)
Пример расположения органов чувств на голове пчелы
Пример расположения органов чувств на голове пчелы
1 – органы осязания, 2 – органы зрения,
3 – органы обоняния и слуха, 4 – органы вкуса
Использовано изображение:[11]
Органы чувств – это производные нервной системы, которые содержат чувствительные окончания разных типов. У насекомых имеются:
- Органы осязания – механорецепторы, расположенные в кутикуле по всему телу.
- Органы зрения, представленные сложными фасеточными глазами, простыми глазками или личиночными глазками.
- Органы слуха: располагаются на разных частых тела, обычно представлены так называемыми тимпанальными органами. Некоторые насекомые также слышат хордотональными органами, джонстоновым органом или специальными слуховыми волосками.
- Органы вкуса: находятся на ротовых органах, реже на лапках и брюшке.
- Органы обоняния: как правило, располагаются на усиках, представлены видоизмененными участками кутикулы. Вкус и обоняние работают совместно, так что их объединяют под определением «органы химического чувства».
- Особый орган чувств, который определяет состояние внутренней среды организма насекомых, изучен мало.[2][6]
Статья составлена с использованием следующих материалов:
Литературные источники:
1.Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. — 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. — 416 с.,ил.
Бондаренко Н.В., Поспелов С.М., Персов М.П. - Общая и сельскохозяйственная энтомология. - М.: Колос, 1983.-416 с.
Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., ил.
Захваткин Ю.А., Курс общей энтомологии, Москва, «Колос», 2001 - 376 с.
Росс Г., Росс Ч., Росс Д. Энтомология. - М., Мир, 1985. -572 с.
Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. — М.Л. Советская наука. 1949.—900 с., ил.
Изображения (переработаны):
7.Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. – 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. – 416 с., Иллюстрации из книги ©
Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., Иллюстрации из книги ©
Оставьте свой отзыв:
Отзывы:
Комментарии для сайта Cackle