Словарь, статья из раздела: Строение насекомых

Кожа насекомых. Производные кожи

Кожа насекомых – это наружный покров тела, служащий экзоскелетом для членистоногих. Производные кожи – это ее дополнительные образования, находящиеся на внутренней или внешней стороне покровов и имеющие определенные функции.

Строение кутикулы насекомых

А - кутикула и гиподерма; В - строение эпикутикулы.

1 - эпикутикула; 1а - цементрый слой; 1b - восковой слой; 1с - внешний слой эпикутикулы; (липыдный и кутикулиновый слои;) 1d - внутренний слой эпикутикулы (гомогенный); 2 - экзокутикула; 3 - эндокутикула; 4 - гиподерма; 5 - базальная мембрана; 6 - гиподермальная клетка; 6а - поровый канал; 7 - железистая клетка; 8 - трихогенная клетка; 9 - тормогенная клетка; 10 - нервные волокна; 11 - сета (волосок); 12 - хетоид; 13 - выход железы.

Строение кожи

Кожа насекомых состоит из трех слоев: базальной мембраны, гиподермы и кутикулы.

Базальная мембрана – самый нижний слой. Она не имеет клеточного строения, образована в основном мукополисахаридами, выделяющимися из гемоцитов – клеток гемолимфы. Мембрана проводит питательные вещества к клеткам следующего слоя и является разграничителем между гиподермой и расположенными ниже жировым телом и внутренними органами.

Гиподерма – основа покровов, слой клеток, вырабатывающий компоненты кутикулы. Часть гиподермальных клеток преобразуется в секретирующие или превращается в волоски и щетинки.

Кутикула – наружный слой кожи, самый толстый и многослойный из всех. Она, как и базальная мембрана, также не имеет клеточного строения. Состоит из продуктов секреции гиподермы, основой которых является вещество хитин.

В свою очередь, кутикула также разделяется на слои. В первую очередь, это:

прокутикула (другие названия – ламинарная, слоистая кутикула) – толстая, расположена непосредственно над гиподермой;
эпикутикула – тонкая, лежит над прокутикулой.

Ламинарная кутикула делится еще на два слоя: эндокутикула (внутренняя) и экзокутикула (наружная).

В составе эпикутикулы имеется четыре слоя (изнутри кнаружи): гомогенный; кутикулиновый; восковой; наружный цементный. ^[2]

Более подробно строение каждого слоя освещено в статье Кутикула. (фото)

Кожа – носительница пигментов

Использовано изображение:^[9]

Функции кожи

механическая: кожа формирует наружный экзоскелет тела, несет на себе рецепторные образования и железы;
барьерная: покровы отделяют внутреннюю среду от внешней и регулируют проникновение веществ внутрь организма и их выход из него;
защитная: покровы обладают значительной прочностью, что предохраняет насекомых от последствий падения, делает недоступными для некоторых хищников и т.д.;
носители пигментов. гиподерма и кутикула могут являться носителями пигментов, обусловливая определенный цвет тела у насекомых; (фото)
функция депо: в коже откладываются некоторые метаболиты и промежуточные продукты обмена веществ.

Производные кожи

Их можно разделить на несколько типов:

скульптурные придатки – производные только кутикулы;
структурные придатки: производные кутикулы и гиподермы;
эндоскелетные образования – структуры, расположенные на внутренней поверхности кожи;
железы.^[1]

Шванвич выделяет среди производных кожи другие разновидности:

несочлененные придатки – неподвижные, являющиеся прямым продолжением покровов (гребни, шипы и др.);
сочлененные придатки, отличные по строению от кожи и часто смещающиеся относительно нее (волоски, щетинки);
железы.^[3]

Так как первая классификация является более современной и общепринятой, при описании придатков кожи будем придерживаться ее.

Производные кожи

1 – бугорки и точки на теле долгоносика; 2 – волоски на брюшке пчелы-плотника; 3 – шипы у жука-шипоноса;

4 – чешуйки у бабочки

Использованы изображения:^[5]^[6]^[7]^[4]

Скульптурные придатки

К ним относят шипики (хетоиды), бугорки, бороздки, вдавленные точки. Они представляют собой локальные изменения толщины кутикулы, при этом, гиподерма сохраняет равномерный рельеф и не участвует в их образовании. Такие придатки бывают у разных насекомых, но особенно часто они украшают тело и надкрылья жуков.^[1]

Структурные придатки

Хеты. Самый характерный из таких производных – это хеты, которые включают в себя волоски (более тонкие, по всей длине имеют одинаковый диаметр) и щетинки (толще, сужаются к концу). Несмотря на внешнее различие, происхождение разных видов хет одинаково, они берут начало из двух клеток гиподермы,^[1] одна из которых преобразуется в так называемую трихогенную клетку, которая дает отросток вверх и проникает сквозь эндокутикулу через пору, а другая преображается в мембранную. Мембранная клетка создает вокруг волоска сочленовую мембрану, позволяющую ему смещаться относительно кутикулы.^[3]

Волоски могут быть рассеяны по телу или густо покрывать его поверхность, бывают бесцветными или окрашенными. К примеру, густое расположение волосков отличает многих ночных бабочек и шмелей.^[1] У ряда видов хеты расположены на теле пучками.^[3]

Шипы. Кроме хет, у насекомых часто встречаются шипы: более мощные образования, сформированные из выступов кожи и выстланные изнутри слоем гиподермальных клеток. Эти структуры встречаются на теле и на ногах, могут быть фиксированы к коже неподвижно и подвижно.^[1] Некоторые насекомые отличаются наличием гребней, рогов, паранотальных выростов, разрастаний щитков, разветвляющихся выростов. ^[3]

Чешуйки. Еще одним видом придатков являются чешуйки, располагающиеся на крыльях и, в небольшом количестве, на теле у бабочек. Фактически, они являются видоизменениями не собственно кожи, а хет. Чешуйки имеют сложное, причудливое строение и определенным образом складываются вместе, формируя сложный рисунок крыльев. Помимо Чешуекрылых, подобные образования имеются у ряда Первичнобескрылых и у жуков-долгоносиков.^[1](фото)

Эндоскелетные образования

Они представлены в виде выступов, гребней и других структур, которые располагаются на внутренней поверхности тела. Отдельные части внутреннего каркаса, к которым крепятся мышцы и которые поддерживают органы, носят название аподемы. В наибольшей степени эндоскелетные образования развиты в голове (там они называются общим термином тенторий) и груди; в висцеральном отделе в них нет большой необходимости.^[1]

Железы

Эта группа объединяет в себе множество различных структур, отличающихся по строению, количеству, расположению и происхождению секрета. В зависимости от выделяемого продукта, они бывают нескольких видов.

Пахучие (ароматические)

Выделяют вещества с резким запахом. Такие структуры есть у клопов, у которых они находятся на груди и брюшке.^[1] У личинки солдатика пахучих желез три, их выводные протоки открываются на 4, 5, 6 тергитах брюшка. Как правило, для человека запах секрета этих желез неприятен, однако это – не абсолютное правило. Например, Pizostethuscursitansвыделяет жидкость, пахнущую земляникой, а пахучие железы пчелы издаются фруктовый аромат.^[3]

Восковые

Выделяют воскоподобную субстанцию, покрывающую тело насекомого либо со всех сторон, либо на ограниченных участках. Это уменьшает смачиваемость поверхности покровов водой и создает ему механическую защиту; подобное характерно для [1] Полужесткокрылых и др. У многих червецов секрет восковых желез не распределяется по телу, а остается на нем в виде пушка или нитей (красная кровяная тля, червецы). В ряде случаев длина этих нитей превышает размеры тела насекомого, как у светоноски Lystra. У пенниц секрет представлен в виде пены, которая покрывает все тело насекомого и защищает его.^[3]

Лаковые

Производят субстанцию, которая используется насекомыми с технической целью. Лаковые железы имеются у некоторых видов червецов, обитающих в тропиках.^[1] Выводные протоки этих желез находятся на спине, они выделяют смесь веществ, уплотняющуюся на воздухе в виде чешуек. Со временем их количество увеличивается, и они формируют сплошной щиток, под которым живет червец и развивается его молодь.^[3]

Ядовитые

Выделяют отравляющие вещества, часто располагаются у основания волосков, что увеличивает чувствительность желез к малейшему физическому воздействию. Их наиболее характерные обладатели – тропические гусеницы.^[1] У некоторых организмов имеются видоизмененные железы – ядовитые волоски, у которых токсин заполняет полость волоска, а не мешочек в его основании. Такие волоски часто расположены на возвышениях – ядовитых бугорках, внутри которых расположена железистая ткань, продуцирующая яд.^[3]

Отпугивающие (оборонительные)

Такими обладают плавунцы, гусеница гарпии, жуки-бомбардиры. У последних секрет желез, содержащий оксид азота и азотнокислые соли, выбрасываются в воздух, и при контакте этих веществ с воздухом происходит некое подобие взрыва. Это отвлекает противника и причиняет ему боль, если секрет желез попадает на его покровы. Особые оборонительные железы используют и термиты, применяя их в борьбе муравьями. Выводные протоки желез находятся у них на голове и выпускают секрет в виде капель или нитей. Попадание жидкости на антенны муравьев выводит их из строя.^[3]

Шелкоотделительные (прядильные)

Имеются у личинок бабочек, ручейников и др., по происхождению являются видоизмененными слюнными железами, которые мы не описывали, так как они не являются придатками кожи. Прядильные железы выделяют жидкость, которая застывает на воздухе и вытягивается насекомым в длинную нить.^[1]

Рога – средство защиты жука-носорога

Использовано изображение:^[8]

Функции придатков кожи

Скульптурные придатки могут играть роль светопреломляющих образований, служить отличительным видовым признаком насекомых, однако особой роли в их жизнедеятельности они чаще всего не играют.

Волоски при редком расположении на теле играют роль чувствительных элементов, а их густота может говорить о том, что они участвуют в терморегуляции. На это указывает то, что густо опушенных насекомых больше среди обитателей жарких засушливых территорий. Чешуйки бабочек имеют основное значение в формировании окраски крыльев. Шипы, гребни, выступы чаще имеются у самцов и используются для защиты. (фото)

Общее значение всех структурных образований состоит в том, что их наличие, количество, расположение, размер и другие характеристики могут иметь наследственную природу, вследствие чего их изучение можно использовать при распознавании видов.

Благодаря эндоскелетным образованиям, покровы могут выполнять функцию наружного скелета. Эти придатки служат местами прикрепления мышц и других внутренних структур, что делает возможным их работу и сохранение постоянного взаиморасположения.

Значение желез очевидно, в зависимости от характера выделяемого секрета, они способны выполнять множество функций. Помогают защищаться от врагов, искать партнеров для размножения, механически защищать тело, производить строительный материал для жилища (например, сот у пчел) и т.д. Назначение этих образований может быть и другим. Например, пахучие железы, секрет которых увеличивается в объеме у мигрирующих насекомых, может руководить их поведением в группе, а пчелы «включают» их тогда, когда находят источник пищи и хотят сообщить об этом своим сородичам.^[3]^[1]