Насекомые: внешнее и внутреннее строение

Приступаем к изучению еще одной группы членистоногих — насекомых. Мы разберем их внешнее и внутреннее строение, поговорим об особенностях развития и образе жизни.

Кто относится к насекомым?

В школьном курсе биологии мы традиционно рассматриваем насекомых как единый класс, однако в мире биологии как науки это не совсем верно. В научной литературе термин Insecta («насекомые») используется для обозначения разных по широте охвата групп животных.

До сих пор вопрос, какие конкретно виды животных относятся к группе насекомых, не имеет точного ответа.

Например, греческий философ и эрудит Аристотель (384–322 до н. э.) называл термином Insecta всех членистоногих, кроме ракообразных. Шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778) под этим названием понимал всех членистоногих, а французский ученый Жан-Батист Ламарк (1744–1829) — только крылатых насекомых, да и то не всех.

Мы будем рассматривать насекомых как класс с точки зрения систематики. Класс насекомые входит в надкласс Шестиногие (Hexapoda) и делится на несколько отрядов. В следующем уроке мы подробнее остановимся на основных отрядах насекомых.

Общая характеристика

Самый многочисленный класс членистоногих — насекомые, на данный момент известно более 1 млн видов насекомых. Это поистине хозяева нашей планеты, ведь никакая другая группа животных не может похвастаться таким разнообразием и распространенностью.

Насекомые преимущественно населяют наземно-воздушную среду, хотя некоторые из них (например, плавунцы, водомерки) отлично живут в водоемах. К насекомым относятся различные жуки, бабочки, мухи, комары, пчелы, осы, муравьи, стрекозы.

Насекомые — класс беспозвоночных членистоногих, имеющих три пары ног, разделенное на три отдела тело и сегментированное брюшко.

В течение жизни насекомые проходят несколько стадий развитий. Самка откладывает яйцо, из которого на свет появится личинка. Какое-то время она будет накапливать питательные вещества и расти.

У некоторых насекомых личинка превращается в куколку, у других — просто развивается и растет. Взрослое насекомое, имеющее полностью развитые крылья (у летающих) и способное к размножению, называется имáго. 

Имаго — взрослая стадия развития, заключительная фаза жизни насекомых.

Почему насекомые так называются?

Скрыть

Энтомология — раздел биологии, изучающий насекомых.

{"questions":[{"content":"Выберите изображения насекомых:[[img_choice-1]]","widgets":{"img_choice-1":{"type":"img_choice","options":[["https://obrazavr.ru/wp-content/uploads/2024/04/mosquito_tasmania_crop-optimized.jpg"],["https://obrazavr.ru/wp-content/uploads/2024/05/0_ac4bc_6cddb921_orig-optimized.jpg"],["https://obrazavr.ru/wp-content/uploads/2024/04/silk_worm_adult01-optimized.jpg"],["https://obrazavr.ru/wp-content/uploads/2024/05/bk_info_216011_orig_1680083197-optimized.jpg"],["https://obrazavr.ru/wp-content/uploads/2024/05/maybug-optimized.jpg"]],"answer":[0,2,4]}},"hints":["Многие насекомые имеют крылья.","У насекомых — 3 пары ног."]}]}

Размеры и продолжительность жизни

Размеры насекомых зависят от видовой принадлежности. Самые крупные насекомые — из отряда Палочники, их длина с вытянутыми конечностями может составить до 50 см. Среди жуков самым крупным является жук-геркулес, вырастающий до 17 см. Размах крыльев крупнейшей бабочки тизании агриппины составляет 28 см.

Продолжительность жизни насекомых — от нескольких часов до нескольких десятков лет. Так, насекомые отряда Подёнки в стадии имаго живут примерно один день, в то время как стадия личинки может длиться до 3 лет. Продолжительность жизни бабочек составляет обычно 2–3 недели, жуки в среднем живут 1–4 года.

Продолжительность всех стадий жизни насекомых различна. Например, жук-олень в стадии имаго проведет не больше пары месяцев, в то время как его личинка развивалась 4–6 лет. Также продолжительность жизни самцов и самок может различаться — у того же жука-оленя самка живет в 2 раза дольше самца.

Рекорды продолжительности жизни

Скрыть

Питание

Большинство насекомых — растительноядные, но есть хищники (муравьи, осы, богомолы, кузнечики) и паразиты (вши, блохи, клопы). Среди них также встречаются те, кто питается разлагающейся органикой — растительными и животными остатками.

Частое явление — личинки питаются не той же пищей, что взрослая особь. Это позволяет животным не конкурировать за пищу между собой. К тому же, у насекомых с короткой стадией имаго (поденки, оводы, павлиноглазки) может вообще отсутствовать питание — они используют запасы питательных веществ, накопленных в предыдущей стадии жизненного цикла.

{"questions":[{"content":"Выберите все верные утверждения о насекомых:[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Это самый многочисленный класс животных.","Все насекомые живут от 1 до 5 лет.","У них различные типы питания: есть растительноядные, хищники, паразиты и др.","Некоторые насекомые могут вообще не есть."],"explanations":["","Нет. Продолжительность жизни насекомых составляет от нескольких часов до нескольких десятков лет.","",""],"answer":[0,2,3]}},"hints":["У насекомых с короткой стадией имаго может отсутствовать питание — они используют запасы питательных веществ, накопленных в предыдущей стадии жизненного цикла."]}]}

Внешнее строение

Отделы и покровы тела

Отличительная черта насекомых — три отдела тела: голова, грудь и брюшко. В то время как у других членистоногих голова и грудь обычно образуют единую головогрудь. Брюшко поделено на сегменты: чаще их 10 или меньше.

Тело насекомых покрыто хитиновой кутикулой. Обычно она жесткая, но у некоторых видов может быть мягкой и тонкой. Насекомые претерпевают несколько линек: от 3–5 до 20–30 раз. Взрослая особь не линяет.

Окраска насекомых разнообразна и достигается фактурой внешнего покрова и пигментами. Окрас может быть одноцветным или сочетать несколько оттенков. Окрас зависит от образа жизни и цветов, преобладающих в окружающей среде. Чаще всего насекомые имеют яркие цвета и узоры на теле.

Голова

На голове располагаются сложные (фасеточные) глаза, которые обеспечивают насекомым мозаичное зрение. Обычно присутствуют два сложных глаза, но могут быть дополнительно еще несколько простых глаз (чаще три), расположенных треугольником.

Зрение хорошо развито у большинства видов. Они способны определять форму объекта, но лучше видят то, что расположено на небольшом расстоянии. Насекомые различают несколько цветов и способны видеть определенные спектры (например, ультрафиолетовые волны и поляризованный свет), которые глаз человека видеть не может.

Еще на голове находятся чувствительные усики, которые могут иметь разное строение в зависимости от образа жизни и окружающего мира. Например, у пчелы нитевидные усики, у бабочки-капустницы — булавовидные, а у майского жука — пластинчатые. С их помощью животные чувствуют запахи, а также усики выполняют осязательную функцию.

Ротовой аппарат — это внешние придатки на голове насекомых, которые используются для поглощения пищи.

У большинства насекомых — грызущий тип ротового аппарата, но в процессе приспособления к условиям среды и имеющейся пище ротовые органы претерпевали некоторые изменения. Например, у бабочек — сосущий ротовой аппарат, у комаров и клопов — колюще-сосущий, у мухи — лижущий.

{"questions":[{"content":"Какие органы насекомых расположены на голове?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Простые глаза","Сложные глаза","Ротовые органы","Усики","Органы слуха","Крылья"],"answer":[0,1,2,3]}}}]}

Грудь

На груди берут начало три пары ног, а у летающих насекомых — две пары крыльев. В зависимости от образа жизни бывают разные типы конечностей. Например, у кузнечика ноги задней пары — прыгательные, а у жуков-плавунцов — плавательные.

Около ног у насекомых располагаются специальные виброрецепторы, которые помогают им воспринимать звуки. Наиболее сложными слуховыми органами (тимпанальными органами) обладают некоторые виды. Они могут располагаться на разных частях тела и представляют собой мембраны с чувствительными элементами.

У летающих насекомых крылья различаются по строению, плотности, окрасу. Крыло состоит из двух стенок (верхней и нижней), между которыми находится узкая щель, заполненная гемолимфой. Стенки пронизаны множеством прожилок, являющихся каркасом крыла. Обычно у насекомых 2 пары крыльев, но одна из них может быть либо редуцирована, либо превращена в жесткие надкрылья.

Интересно, что у некоторых видов только особь одного пола может иметь крылья, а другого — нет. Например, у пушистых ос-немок крылья имеют только самцы, а у ос-наездников — только самки. К тому же в процессе жизни насекомого крылья могут появляться на определенной стадии жизненного цикла и отпадать на следующей.

Интересный факт о полете

Скрыть

{"questions":[{"content":"Выберите все верные утверждения о насекомых:[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Все насекомые имеют три пары ног.","Крылья расположены на брюшке.","На ногах насекомых находятся органы восприятия звука.","Крылья есть у всех летающих насекомых на любой стадии жизни.","Среди беспозвоночных только паукообразные и насекомые способны к полету."],"explanations":["","Нет. Крылья располагаются на груди, обычно на 2 и 3 сегментах.","","Нет. В процессе жизни насекомого крылья могут появляться на определенной стадии и отпадать на следующей.","Нет. Только насекомые — беспозвоночные, способные к полету."],"answer":[0,2]}}}]}

Внутреннее строение

Как и у всех членистоногих, у насекомых — смешанная полость тела (миксоцель), внутри которой циркулирует гемолимфа и располагаются органы и их системы. Гемолимфа — единственная тканевая жидкость в их теле, она может быть бесцветной, желтоватой или зеленоватой. 

Кровеносная, дыхательная и нервная системы

Кровеносная система — незамкнутого типа, но устроена проще, чем у ракообразных и паукообразных. Сердце находится на спинной стороне тела и разделено на несколько камер (от 4 до 10).

Гемолимфа насекомых не участвует в газообмене — переносе кислорода и углекислого газа. Ее роль заключается в переносе питательных веществ, гормонов, поддержании водно-солевого баланса.

Дыхательная система состоит из множества трахей (полые трубочки), которые тонкой сетью оплетают все внутренние органы и открываются на поверхность тела дыхальцами (отверстиями). По трахеям поступающий из внешней среды кислород разносится ко всем клеткам тела.

Нервная система представлена брюшной нервной цепочкой, состоящий из парных ганглиев (нервных узлов). Мозг — это участок, где сливаются три крупных ганглия, которые координируют работу всего тела животного.

В мозгу насекомых со сложным поведением (например, муравьи и пчелы) есть грибовидное тело — парная структура, состоящая из нервных клеток (нейронов) и имеющая форму гриба. Благодаря этому, некоторые виды могут «думать» лучше, чем их собратья.

{"questions":[{"content":"О каких понятиях идет речь?[[matcher-1]]","widgets":{"matcher-1":{"type":"matcher","labels":["Трубочки, по которым кислород поступает из внешней среды в клетки тела","Внешние отверстия органов дыхания","Скопления нервных клеток","Нервные клетки","Парная структура в мозгу, состоящая из нервных клеток и имеющая форму гриба"],"items":["трахеи","дыхальца","ганглии","нейроны","грибовидное тело","сердце"]}}}]}

Пищеварительная и выделительная системы

Пищеварительная система состоит из кишки и нескольких пищеварительных желез. Кишка поделена на передний, средний и задний отделы, которые обособлены друг от друга клапанами. У большинства видов есть слюнные железы, продуцирующие пищеварительные ферменты и феромоны.

Феромоны — общее название для различных веществ, выделяемых железами животных для коммуникации между особями одного вида.

Через рот частички пищи попадают в глотку, а далее — в желудок, где пища измельчается. Основной пищеварительный орган — средняя кишка, где происходит расщепление и всасывание измельченной пищи. Задняя кишка заканчивается прямой кишкой и анальным отверстием.

Выделительный орган насекомых — мальпигиевы сосуды (канальцы на границе средней и задней кишок). Канальцы слепо открываются в полость тела, откуда всасывают продукты обмена веществ и направляют их в кишку для выведения.

В организме насекомых есть специальная ткань, которой нет у других животных, — жировое тело. Оно расположено между кишечником и внешним покровом тела и похоже на островки жировой ткани, которые поддерживают внутренние органы.

Жировое тело — особое образование неопределенной формы, которое есть только у насекомых и многоножек.

Оно используется для накопления питательных веществ, а также является органом промежуточного обмена — участвует в обмене веществ. Часть клеток, входящих в состав жирового тела, выполняет выделительную функцию, поэтому его можно отнести к органам выделительной системы.

{"questions":[{"content":"Для чего служат эти органы у насекомых?[[matcher-1]]","widgets":{"matcher-1":{"type":"matcher","labels":["Мальпигиевые сосуды","Жировое тело","Слюнные железы","Средняя кишка","Желудок"],"items":["всасывание продуктов обмена из полости тела и вывод их через заднюю кишку","поддержка внутренних органов, участие в обмене веществ","выработка ферментов и феромонов","расщепление и всасывание измельченной пищи","измельчение пищи","поддержание водно-солевого баланса"]}}}]}

Половая система

Насекомые — раздельнополые организмы, оплодотворение у них внутреннее. Самка откладывает яйца, из которых через какое-то время на свет появится личинка. У некоторых видов присутствует живорождение — из только отложенного яйца сразу появляется личинка.

Мужские половые органы представлены парой семенников, в которых происходит процесс сперматогенеза — развития мужских половых клеток (сперматозоидов). По семяпротокам половые клетки самца направляются к половому отверстию, откуда через копулятивный орган они попадают в организм самки. 

Копулятивные органы — органы половой системы, предназначенные для введения мужских гамет в половую систему самки.

Женские половые органы — парные яичники и половые пути. Самки получают мужские половые клетки, происходит процесс оплодотворения и откладывания яиц.

Для насекомых характерны брачные ритуалы — особое поведение, предшествующее спариванию. Например, это могут быть «подарки» самке, брачные полеты и «танцы», «битва» между самцами.

У многих насекомых часто проявляется ярко выраженный половой диморфизм. Самец и самка могут иметь существенные внешние отличия в окраске, размере, деталях строения тела, частичной или полной утрате крыльев и усиков.

Полиморфизм

Скрыть

Можно встретить виды, обладающие полиморфизмом, обычно характерным для общественных насекомых — муравьев,термитов, ос и пчел.

Полиморфизм — это существование нескольких внешне отличающихся форм у одного вида.

{"questions":[{"content":"Соотнесите понятия и их определения:[[matcher-1]]","widgets":{"matcher-1":{"type":"matcher","labels":["Семенники","Яичники","Сперматогенез","Копулятивные органы","Брачные ритуалы","Половой диморфизм","Полиморфизм"],"items":["мужские половые органы","женские половые органы","выработка и развитие мужских половых клеток (сперматозоидов)","органы половой системы, предназначенные для введения мужских гамет в половую систему самки","особое поведение, предшествующее спариванию","существенные внешние отличия между самкой и самцом","существование нескольких внешне отличающихся форм у одного вида","раздельнополые организмы"]}}}]}

Часто задаваемые вопросы