Как они устроены?

Насекомые — самые древние высокоорганизованные животные на нашей планете.

Многочисленный класс насекомых (более 1,5 млн. видов) в общей системе животного мира относится к типу членистоногих животных. Так как эти животные дышат по-разному, (жабры, трахеи), их делят на такие подтипы: жабродышащие, хелицероносные и трахейнодышащие. К последнему подтипу относятся насекомые. Однако на личиночной стадии отдельные насекомые могут дышать и по-другому: личинка стрекозы, развиваясь в воде, дышит жабрами.

Очень интересно строение тела насекомого, такого малого по размерам и так сложно устроенного. И в тле, и в комаре пульсирует микроскопическое по размеру трубчатое многокамерное спинное сердце, течет кровь, омывая все органы, скрытые под прозрачными кожными покровами, быстро, до 200-250 раз в секунду, сокращаются и расслабляются мельчайшие мышцы, приводящие в движение крылья, а по бокам головы расположены сложные, состоящие из многочисленных фасеток глаза, которые более совершенны и поэтому видят лучше, чем глаза человека.

Снаружи насекомые покрыты хитиновой кутикулой, выполняющей не только роль кожных покровов, но и одновременно являющейся наружным скелетом, к которому с внутренней стороны крепятся все внутренние органы.

Бесконечное разнообразие окраски насекомых обусловлено прежде всего неодинаковыми химическим составом, плотностью и внутренней структурой хитиновой кутикулы — наружного скелета. Скульптура скелета очень разнообразна от мельчайших ямок до больших выростов. Как окраска, так и скульптура покровов имеют важное значение в жизни насекомых. Окраска насекомых представляет собой форму экскреции, так как пигменты, отложенные в кожных покровах, — конечный продукт обмена веществ. Она также выполняет криптическую и телехроматическую роли.

Условия, способствующие возникновению той или иной окраски насекомых, можно разбить па две категории: химическая, или пигментная, зависящая от присутствия пигментов свойственная огромному большинству насекомых; структура кожных покровов, создающая оптические эффекты не связанные с пигментацией. Такую окраску называют структурной или оптической.

Кроме того, окраска зависит от влажности и освещения. Так, куколки капустницы имеют серую окраску, если висят на сером субстрате, и зеленую — на листьях. Лучше всего изучена оптическая окраска у бабочек. Ведь волоски у бабочек превратились в чешуйки разной формы, из-за чего возникают различные оптические явления (перламутровая окраска).

Давно известна роль окраски насекомых в размножении. Так, самец окрашен ярче, чем самка. Половой диморфизм встречается у многих насекомых (непарный шелкопряд, кольчатый шелкопряд и др.).

Интересны случаи мимикрической окраски (подражание). На Галапагосских островах, например, гусеницы южноамериканского бражника окрашены под древесную змею. При этом гусеница раздувает грудной отдел, покачивая им из стороны в сторону, изображая поведение рассерженной змеи.

Окраска насекомых (пигментная, оптическая) регулирует тепловой обмен тела с окружающей средой, помогает отыскивать противоположный пол своего вида, защищаться и укрываться от врагов.

Кожные покровы насекомых, как никакие другие части или системы, за длительную историю развития сильно эволюционировали. Состоят они из живого слоя — гиподермы и мертвого слоя — хитиновой кутикулы (хитин — высокомолекулярное азотистое вещество, придающее прочность коже), являющейся продуктом выделения гиподермы. В процессе многократной линьки, когда насекомое растет, каждый раз образуется новый панцирь-скелет. Над гиподермой располагается толстый слой — прокутикула, делящаяся на эндо- и экзокутикулу. Эндокутикула — прозрачна, а экзокутикула содержит красящий пигмент. В их состав входят хитин и белки. Прокутикула эластична и стойка против действия эфиров, спиртов, кислот, щелочей. Содержащийся в экзокутикуле пигмент придает насекомому определенную окраску. Снаружи кожа покрыта самым тонким слоем — эпикутикулой, состоящей из восковых и липоидных веществ, благодаря чему она не смачивается водой и не пропускает ее через себя, т.е. представляет собой хорошее защитное средство, предохраняющее насекомое от пересыхания. Скульптура кожи насекомых в виде волосков, шипиков, щетинок очень разнообразна. Она связана с ядовитыми и линочными железами, расположенными в гиподерме.

Волоски, щетинки, шипики (органы осязания), которыми опущены насекомые, имеют защитное значение. Формы их разнообразны. Модификация волосков — чешуйки бабочек и перепончатокрылых. В коже насекомых содержится множество желез: ядовитых, ароматических и пахучих, отпугивающих восковых, лаковых, смазочных, прядильных, аллотрофических.

Тело насекомых состоит из головы, фуди и брюшка. Голова — округлая, цельная и неделимая хитиновая капсула, образованная плотно слившимися в процессе эволюции шестью передними сегментами тела, несет на себе усики-антенны (органы чувств), глаза (органы зрения) и ротовой аппарат, служащий для принятия пищи.

На голове расположен ротовой аппарат, строение которого связано с характером пищи и способом питания. Для потребления твердой пищи служит ротовой аппарат грызущего типа. Он состоит из верхней и нижней губы, верхних и нижних челюстей. Такие челюсти откусывают, перегрызают, дробят древесину и прогрызают свинцовую обшивку толщиной 0,4 мм (усачи, рогохвосты).

Ротовой аппарат, лакающий или лижущий (пчелы, шмели, осы) сохраняет все членики-сегменты грызущего типа. Однако в связи с питанием жидкой пищей они сильно видоизменены, удлинены и служат для лепки воска — верхние челюсти, разгребания частей цветов — нижние челюсти. Нижняя губа несет основную часть всего аппарата — язычок, представляющий собой тонкую, длинную трубку с желобком посредине, густо усеянную волосками и служащий для принятия нектара. Всасывание жидкости в хоботок происходит благодаря работе глоточного насоса. Существуют еще колюще-сосущий и сосущий типы ротового аппарата насекомых.

Грудь образована из трех хитинизированных члеников: передне-, средне- и заднегруди, на которых прикреплены конечности — ноги и крылья.

Три пары ног находятся с нижней стороны каждого членика груди. В зависимости от условий обитания различают следующие типы ног: ходильные, прыгательные, копательные и хватательные — так сказать, ноги на все случаи жизни.

Крылья — парные выросты или складки стенки тела, расположенные по бокам груди. Они могут быть перепончатыми, кожистыми или роговыми.

Брюшко состоит из 9-11 подвижных члеников, покрытых тонким хитиновым покровом, оно содержит внутренние органы. По форме прикрепления к груди брюшко бывает различного вида: сидячее (пилильщики), стебельчатое (пчелы), висячее (орехотворки), несет ряд придатков (церки, яйцеклад и т. п.).

Пищеварительный тракт состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишки. Передняя кишка начинается ротовой полостью, где пища измельчается и смачивается слюной, содержащей гидролизующие ферменты. Затем она переходит в глотку, пищевод, зоб (не у всех насекомых), после чего попадает в мышечный желудочек, стенки которого покрыты твердыми хитиновыми наростами, способствующими механическому перетиранию пищи. Из него пища поступает в среднюю кишку, где выделяются все пищеварительные соки (ферменты) и происходит химическое переваривание и всасывание продуктов пищеварения.

В средней кишке насекомых присутствуют ферменты для гидролиза белков, жиров и углеводов, а также необходимые для гидролиза специфические вещества, которыми богата пища отдельных видов насекомых.

Задняя кишка, в которую впадают мальпигиевы сосуды служит для всасывания воды и пищи (в отделе тонкой кишки) и заканчивается прямой кишкой, где формируются экскременты (кал), которые выделяются через анальное отверстие.

У отдельных видов, например жужелиц, клопов, существует внекишечное пищеварение: насекомое вводит через рот в тело жертвы или растительную ткань сок средней кишки, пища переваривается, а затем оно ее глотает.

Органы выделения — мальпигиевы сосуды, их у насекомых бывает от четырех-шести до нескольких десяткой, и особые нефроцитовые клетки. В мальпигиевых сосудах скапливается мочевая кислота, удаляемая через заднюю кишку вместе с экскрементами. Нефроциты расположены в полости тела. Они захватывают и отлагают в своей плазме различные вещества.

Органы дыхания у насекомых представлены системой трахей, заканчивающихся тончайшими капиллярами (трахеолами), пронизывающими все органы и ткани. Трахеи открываются наружу особыми отверстиями (дыхальцами), расположенными по бокам брюшка (до восьми пар) и на груди (две пары). Воздух поступает через дыхальца в трахеи как в процессе диффузии, так и благодаря сокращениям мышц брюшка. Кислород служит для окисления веществ тканей тела. В результате окисления происходит выделение тепловой и механической энергии, необходимой для жизнедеятельности организма. Углекислый газ удаляется через кожу и частично через трахеи.

Кровеносная система насекомых незамкнутого типа. Кровь (гемолимфа) заполняет всю полость тела. Сердце лежит на спинной стороне брюшка и представляет собой длинную трубку, разбитую на камеры и замкнутую на заднем конце. Камеры имеют боковые отверстия с клапанами. Спереди сердце переходит в аорту с отверстием в конце. Камеры сердца, последовательно сокращаясь, всасывают из полости и перекачивают к голове кровь. Она разносит питательные вещества и способствует выделению вредных продуктов и углекислоты, борется с инородными телами, выполняет функцию переносчика гормонов, частично снабжает ткани кислородом, создает повышенное давление в отдельных участках тела (например, при расправлении крыльев имаго).

Жировое тело — запасный орган, состоящий из отдельных долек, заполненных жиром и белковыми включениями. Накопление питательных веществ в жировом теле способствует успешной зимовке насекомых.

Органы размножения насекомых расположены в брюшке и открываются наружу половым отверстием. Насекомые раздельнополы. Женские половые органы состоят из двух яичников, яйцевых трубок, в которых образуются яйцевые клетки, пары яйцеводов, влагалища и придаточных половых желез. У самцов есть семенники, где образуются сперматозоиды, семяпроводы, семяизвергательный канал, совокупительный орган и придаточные железы.

Нервная система представлена совокупностью узлов (ганглиев), от которых отходят нервы. Нервные узлы соединяются продольными и поперечными перемычками. В голове над пищеводом расположен надглоточный, а под пищеводом —подглоточный ганглий. От надглоточного ганглия отходят нервы к глазам и усикам, а от подглоточного — к ротовым органам и в передний отдел кишечника.

Брюшная нервная цепочка состоит из 11 узлов, соединенных тяжами. От узлов отходят двигательные (посылающие команды) и чувствительные (воспринимающие раздражения) нервы, управляющие различными частями тела. С центральной нервной системой связана симпатическая нервная система, управляющая внутренними органами насекомого.

Нервное раздражение с периферии по чувствительному нерву достигает нервного узла, а отсюда по двигательному нерву поступает сигнал к той или иной мышце, вызывая соответствующее движение. Нервная система объединяет организм в одно целое. Органы чувств служат посредниками между нервной системой и окружающей средой, воздействующей на организм насекомого. У насекомых имеются органы зрения, обоняния, осязания, слуха и вкуса.

Органы зрения представлены сложными фасеточными глазами, дающими прямое и мозаичное изображение, и простыми глазками. Насекомые различают форму и цвет предметов.

Органы обоняния расположены на усиках в виде особых обонятельных сенсил (нервных окончаний) и развиты чрезвычайно хорошо.