Анатомія комах
Тіло комах покрито трьох шаровою кутикулою (рис. 347), яка виділяється назовні поверхневим епітелієм – гіподермою. Кутикула має звичайне для наземних членистоногих будову, зовні вона покрита водонепроникною мембраною (нагадаємо, що у ракоподібних цей шар кутикули відсутня, оскільки не потрібен у водному середовищі). У покривах є численні волоски і різні залози.
До Покрови тіла зсередини прикріплюються скелетні м’язи, які у комах розвинені надзвичайно добре і утворені поперечно-м’язової тканиною. Загальна кількість м’язових пучків може досягати двох тисяч (у людини налічується всього близько 600 скелетних м’язів). Така різноманітність м’язів дозволяє комахою здійснювати дуже складні рухи. Всі частини тіла рухливі, особливо кінцівки і голова, мускулатура черевця організована простіше.
Особливе значення для комахи мають криловиє м’язи, що забезпечують махають руху крила у польоті. Функціональною особливістю крилових м’язів є те, що на кожен нервовий імпульс їх волокна реагують серією скорочень, що дозволяє тварині здійснювати дуже велике число помахів крила (наприклад, деякі комарі здійснюють понад тисячу помахів в секунду).
Травна система добре розвинена і складається з травного тракту (передньої, середньої і задньої кишки), що починається ротовим отвором і закінчується анальним, а також травних залоз (рис. 348). Будова кожного з відділів залежить безпосередньо від характеру їжі. Розташована на голові ротова порожнина оточена частинами ротового апарату. В неї впадають протоки слинних залоз, яких може бути від однієї до трьох пар. У гусениць слинні залози видозмінені, вони виділяють рідину, яка на повітрі швидко твердне, перетворюючись на міцну шовкову нитку.
Коротка вигнута глотка триває в більш вузький і довгий стравохід, який у багатьох видів (особливо харчуються рідкою їжею, наприклад бджіл) внизу утворює розширення – зоб. У ньому їжа затримується, перемішується і піддається впливу травних ферментів. Наприклад, бджолиний мед являє собою квітковий нектар, частково перероблений ферментами в зобі бджоли. У хижих комах, а також у харчуються твердою їжею (наприклад, тарганів, сарани та ін.) Після зоба слід жувальний шлунок, мускулиста стінка якого утворює тверді вирости, перетирають грубо подрібнену ротовими частинами їжу в гомогенну кашку. Вся передня кишка має екто-дермальних походження і вистелена зсередини кутикулою.
Середня кишка має ентодермальні походження і вистелена НЕ кутикулою, а залозистим епітелієм з дуже високими клітинами. Оскільки секреція цих клітин супроводжується відділенням частини апікальної (тобто зверненої до просвіту кишки) цитоплазми, вони швидко гинуть і змінюються новими, за рахунок поділу стовбурових клітин, розташованих в регенераційних криптах. М’язова оболонка тонша, ніж в передній кишці, складається із зовнішнього поздовжнього (окремі волокна) і суцільного внутрішнього кільцевого шарів. Нагадаємо, що у членистоногих соматическая мускулатура утворена поперечно-м’язової тканиною, а вісцеральна (входить до складу стінок внутрішніх органів) – гладкою.
У цьому відділі кишечника відбувається розщеплення біополімерів і всмоктування поживних речовин. Особливістю комах є те, що клітини середньої кишки не виділяють слизу, але утворюють навколо харчової маси перітрофіческую мембрану. В результаті ці маси не стикаються з епітелієм і не пошкоджують його. Через перітрофіческую мембрану всередину проникають ферменти, що розщеплюють полімери їжі. У зворотному напрямку (до епітелію кишки) мігрують мономери (амінокислоти і моносахариди), але для високомолекулярних речовин мембрана непроникна. Для збільшення функціональної поверхні на початку середньої кишки є кілька сліпих випинань – пилорические придатки. Крім того, стінки середньої кишки утворюють численні складки.
На кордоні між середньою і задньою кишкою у комах є численні мальпігієві судини, про які йтиметься нижче при обговоренні видільної системи. Задня кишка, як і передня, має ектодермальное походження і також вистелена кутикулою, яка утворює складки і покрита дрібними волосками. На відміну від передньої кишки, в м’язовій оболонці середньої кишки зовні розташовується поздовжній шар, а кільцевої під нею. Задня кишка може бути диференційована на кілька відділів і мати значну довжину. Наприклад, у чорного таргана спочатку йде короткий і тонкий відділ – тонка кишка, забезпечена в дистальної частини м’язовим сфинктером. Потім слід більш довга і широка товста кишка, зі сліпим виростів в дистальної частини. Зад-10 няя кишка закінчується прямою кишкою, яка перед анальним отвором утворює клоакальной розширення з шістьма ректальними залозами, що служить для накопичення фекалій.
Їжа у комах найрізноманітніша, але зазвичай має місце певна спеціалізація. Різні комахи споживають рідку і грубу їжу рослинного і тваринного походження, їжа може бути свіжої або гниючої. Деякі комахи, наприклад терміти, містять у своєму кишечнику симбіотичні мікроорганізми, які розщеплюють недоступну для них целюлозу поедаемой деревини. Багато видів є паразитами.
Дихальна система у комах трахейного типу. З боків двох задніх сегментів грудей і сегментів черевця є до десяти пар отворів – стигм, які ведуть у великі трахейні стовбури. Усередині тіла комахи стовбури багаторазово розгалужуються, утворюючи тонкі трубочки – трахеї, сполучені між собою на черевній стороні (рис. 349). Найдрібніші трахеї – трахеоли, позбавлені кутікулярной вистилки, – мають тонкі стінки, що полегшує газообмін. Трахеї пронизують все тіло комахи, причому кінцеві гілки можуть навіть проникати всередину окремих клітин. Ці трубочки, що мають ектодермальное походження, розвиваються в ході онтогенезу з глибоких впячіваній стінки тіла. Всі трубочки, за винятком трахеол, вистелені кутикулою, яка утворює спіральне потовщення, зміцнюючі стінку. Для обміну газів з атмосферним повітрям тварина робить дихальні рухи, при цьому черевце більш-менш часто пульсує.
У личинок, що ведуть водний спосіб життя (наприклад, у личинок одноденок або бабок), стигми відсутні і система трахей замкнута. Зовнішній газообмін у них відбувається в листоподібних зябрах, пронизаних трахеями, після чого кисень розноситься по тілу звичайним для трахейних тварин способом. Кровоносна система комах, як і у всіх членистоногих, незамкнена. Серце, розташоване на спинному боці під шаром м’язів в порожнині перикардиального синуса, має вигляд довжиною трубки, задній кінець якої сліпий. Серце по своїй довгій осі розділене перегородками на кілька камер (частіше дві, але буває і більше) з отворами (остіямі) в бокових стінках і клапанами. Передній кінець трубки триває в аорту, куди надходить Гемолімфа після скорочення (систоли) серця, зворотний струм рідини неможливий через клапанів. Аорта направляється до голови і там відкривається. З голови Гемолімфа стікає по синусах в груди і черевце, омиває внутрішні органи і надходить у порожнину пери-кардіального синуса, навколишнього серце.
Надходження гемолімфи в порожнину серця (діастола) відбувається при скороченні парних крилоподібні м’язів, розташованих по ходу серця під ним. Ці м’язи з’єднані з верхньої діафрагмою перикардиального синуса, скорочуючись, вони піднімають діафрагму вгору, знижуючи тим самим тиск в порожнині синуса. Це забезпечує приплив гемолімфи в розширився перікардіаль-ний синус, звідки вона потім через остии надходить в серце. Відтік гемолімфи з серця назад в перикардій запобігають клапани остій. Частота серцевих скорочень залежить від функціонального навантаження; так, наприклад, серце метелики бражника в спокої скорочується 60 разів, а в польоті – до 150 разів на хвилину.
Відносна простота кровоносної системи комах (наприклад, відсутність периферичних судин) пояснюється тим, що частина її функцій (тканинної газообмін) виконує добре розвинена дихальна трахейна система. Оскільки обмін газів у всьому тілі забезпечують трахеї, кровоносна система служить тільки для транспорту поживних і біологічно активних речовин (наприклад, гормонів) до органів і тканин і видалення з них продуктів розпаду.
Гемолімфа містить мало дихального пігменту (з причин, розглянутим вище), тому найчастіше безбарвна (рідко забарвлена). Формені елементи нечисленні, в основному вони є фагоцитами.
Видільна система у комах представлена Мальпігі-евимі судинами, перикардіальна клітинами, нефроцитів і жировим тілом. Мальпігієві судини розташовуються на кордоні між середньою і задньою кишкою, але морфологічно належать задній кишці і розвиваються з неї. Кількість судин у різних видів варіюється від 2 до 200 (у чорного таргана – 80 – 100) у дорослих особин, у личинок менше. Кожна посудина має вигляд тонкої трубочки, вільний кінець якої закінчується сліпо, а інший впадає в порожнину кишечника. Зовні судини покриті мережею м’язових волокон, скорочення яких забезпечує їм деяку рухливість. З гемолімфи, що омиває зовні мальпігієві судини, поглинаються розчинені продукти розпаду (головним чином, білкового обміну) і переводяться в нерозчинну форму – кристали сечової кислоти, які надходять у порожнину судин і поступово переміщаються у напрямку до порожнини кишки. Потім звільнилася вода всмоктується назад в гемолімфу через стінки судин або (здебільшого) за допомогою ректальних залоз, а зневоднені продукти виділення виводяться назовні через анальний отвір разом з фекаліями. Така організація видільних структур дуже вигідна для комах, оскільки виводить з організму практично сухі речовини, що істотно знижує втрату води і дозволяє їм мешкати в дуже жаркому кліматі в умовах дефіциту води. Однак у видів, що не випробовують нестачу вологи (наприклад, попелиць), зворотна реабсорбція води з виділяються продуктів не відбувається і екскременти часто стають рідкими.
Перикардіальні клітини розсіяні по бічних стінок перикардія, їх основна функція – поглинання з гемолімфи токсичних речовин. Так само функціонують і інші видільні клітини – Нефроцитів, які розташовуються групами біля основи передньої пари ніг і на голові поблизу нижньої губи.
Функцією виділення володіє також жирове тіло, яке властиво тільки комахам і Багатоніжка. Цей орган являє собою об’ємну пухку тканину, яка утворює численні пласти і тяжі в тілі тварини, особливо в черевці. Жирове тіло виконує кілька функцій. Перш за все, в ньому запасаються поживні речовини, що дозволяє тварині тривалий час обходитися без їжі. Крім того, в клітинах жирового тіла накопичуються продукти обміну, причому, потрапивши в жирові клітини, ці речовини залишаються в них назавжди і не виводяться з організму. У деяких комах (наприклад, чорного таргана) в центрі структур жирового тіла знаходяться клітини, що містять бактерії, проте роль мікроорганізмів у цьому процесі ще не ясна.
Нервова система, як і у всіх інших членистоногих, утворена головним мозком і черевним нервовим ланцюжком (рис. 350). Головний мозок являє собою складно організований надглоткового ганглій. Його верхню частину становить протоцереб-рум з великими зоровими частками, іннервують очі. Туди ж відносяться грибоподібні тіла, керуючі найбільш складними рухами і рефлекторною діяльністю, тому грибоподібні тіла найкраще розвинені у суспільних комах (наприклад, мурах, бджіл та ін.) Зі складними внутрісімейними відносинами. Нижче розташовується дейтоцеребрум, його значну частину складають нюхові частки, иннервирующие вусики. Саму нижню частину головного мозку і більшу частину окологлоточних коннектівов, що ведуть до подглоточного ганглію, утворює трітоцеребрум. Цей відділ мозку розвинений значно гірше попередніх, оскільки у комах відсутня друга пара антен (нагадаємо, що у ракоподібних трітоцеребрум іннерві-рует саме їх). Всі відділи головного мозку парні і повідомляються з однойменною ганглієм протилежного боку допомогою комісуральних провідних шляхів.
Черевна нервова ланцюжок складається з великого подглоточного-го ганглія (іннервує частини ротового апарату), трьох менш великих грудних гангліїв (іннервують, головним чином, м’язи кінцівок і криловиє м’язи) і самих дрібних черевних гангліїв (іннервують сегменти черевця). Число черевних гангліїв у різних видів неоднаково, але завжди менше кількості сегментів у черевці (тільки у деяких личинок може бути 11 гангліїв, але у дорослих особин їх завжди менше). У багатьох комах сусідні ганглії зливаються, при цьому виникають більші скупчення нервових клітин.
Крім соматичної нервової системи, у комах добре розвинена вегетативна (симпатична) нервова система. Вона починається від нервів, що відходять від головного мозку, і включає в себе власні ганглії. Симпатична нервова система керує діяльністю внутрішніх органів.
Поряд з нервовими клітинами, які проводять імпульси, у всіх відділах нервової системи комах є нейросекре-торні клітини. Їх секрети надходять по аксонах в особливі залози – кардіальні і прилеглі тіла, розташовані над травним трактом за головним мозком. Поряд з іншими залозами внутрішньої секреції, вони забезпечують гуморальну регуляцію діяльності організму.
Поведінка багатьох комах дуже складне. Особливо це відноситься до суспільних комах (мурашок, бджіл та ін.), Що володіє складними механізмами комунікації, при яких інформація передається від однієї особини до іншої. Наприклад, бджола, що виявила велике джерело їжі, повідомляє про його місцезнаходження за допомогою складних рухів (бджолиного танцю). Ще більш складно поведінку мурах, різні види яких демонструють дивовижні поведінкові здібності. Поряд зі складними внутрісімейними відносинами, багато мурахи вступають в контакт з іншими мурашками. Наприклад, мурашки-амазонки, з точки зору людської моралі, є справжніми рабовласниками, оскільки всю роботу за них виконують особини інших видів, яких вони час від часу викрадають. Для цього вони періодично здійснюють набіги на сусідні мурашники і забирають лялечок. Вийшли з лялечок молоді мурашки вже не прагнуть покинути “чужий” мурашник і нормально там живуть. Інші мурахи займаються скотарством (доглядають за попелицями і харчуються їх цукристими екскрементами) і землеробством (розводять в спеціальних відсіках мурашника гриби на субстраті з подрібненого листя). Мексиканські медові мурахи запасають їжу в шлунках своїх же побратимів, у яких черевце настільки збільшується, що не дозволяє тварині переміщатися. Тому такі мурахи весь час знаходяться в мурашнику і час від часу відригують зголоднілим особинам що зберігається в них їжу.
Органи почуттів у комах зазвичай різноманітні і розвинені дуже добре. Комахи здатні сприймати всі основні типи подразнень: тактильні (механічні), смакові, нюхові, звукові, світлові – і здатні визначати положення тіла в просторі. Відсутність деяких з цих функцій зазвичай викликано особливостями способу життя того чи іншого виду комах.
Механічні подразнення сприймають сенсілли, розташовані, головним чином, на вусиках. Відхилення чутливого волоска призводить до порушення чутливої клітини, яка передає електричний імпульс відростка нервової клітини.
Смакові сенсілли, розташовані на органах ротового апарату і на дистальних члениках ходильних ніг, є органами смаку. Вони здатні визначати різні смакові відтінки їжі. Нюхові сенсілли мають різноманітне будова, але неодмінною умовою є наявність розриву в кутикулі, через який відбувається контакт з визначальним летючим речовиною. Ці сенсілли розташовуються, в основному, на антеннули і на щелепних щупики. У багатьох комах нюх розвинене чудово, наприклад, самець шовкопряда здатний виявити самку за запахом феромонів на відстані декількох кілометрів, при цьому сприймається вкрай низька концентрація летючого речовини (на рівні окремих молекул).
Незважаючи на те що більшість комах здатне сприймати звуки, спеціальні органи слуху є не у всіх. Наприклад, вони відсутні у чорного таргана, хоча той чує (можливо, за рахунок вібрації волосків, що покривають тіло).
(2 votes, average: 4.00 out of 5)