Мета: Ознайомитися з особливостями організації та життєдіяльності комах.

Лабораторна робота № 9

Тема: Будова комах.

Мета: Ознайомитися з особливостями організації та життєдіяльності комах.

План заняття:

Теоретичні відомості

Клас Комахи (Insecta)

Це вищий клас членистоногих, що мають надзвичайно різноманітний і багатий видовий склад. Кожного року збіль­шується кількість описуваних видів. Так, за часів Ліннея (1758 р.) було відомо лише 3 тис. видів. За сучасними даними, на земній кулі налічується понад 2 млн видів комах. Найха­рактернішою ознакою більшості з них є здатність до польоту.

Розміри комах коливаються від 0,25 мм до 26 см (жук-геркулес, жук-слон). Комахи дуже поширені. Особливо бага­тий видовий склад їх у тропічних лісах. У помірних широтах комах різних видів зустрічається менше, але біомаса їх велика. Так, академік В.І.Вернадський писав, що зграя сарани, яка на початку нашого століття пролетіла через Червоне море, за масою дорівнювала масі кольо­рових металів, виплавлених люд­ством за всю попередню історію.

Загальна характеристика. За формою, забарвленням, розмі­рами комахи дуже різноманітні. Тіло їх поділяється на три від­діли: голову, груди і черевце (рис. 9.1). Голова складається з п'яти члеників, з'єднаних між собою, вкрита загальною хі­тиновою капсулою.

Рис. 9.1. Розчленований жук-олень:

І — голова; І' — передньогруди; ІІ — середньогруди; ІІІ — задньогруди; IV — черевце; 1 — сяжки; 2 — жувальця; 3 — нижньоще­лепні щупики; 4, 5 — спинка і грудинка передньогрудей; 6 — плеври (бокові пластин­ки); 7 — грудинка задньогрудей; 8 — переднє крило; 9 — заднє крило; 10 — нижня губа; 11, 12 — основи нижньої губи

До складу грудей входять три членики: передньо-, середньо- і задньогруди. Кожний членик на черев­ному боці має по парі ніг. Із спинного боку на середньо- і задньогрудях розміщені дві пари крил. Черевце складається з різної кількості члеників: від 6 до 12. Ноги на черевці відсутні, лише у деяких вони перетворилися у яйцеклад. На голові є одна пара вусиків, або антен, очі і ротові органи. Вусики дуже різноманітні (див. рис 9.3): булаво-, щетинко-, чоткоподібні, пилчасті, гребінчасті та ін. На них в основному розміщені рецептори дотику і нюху.

Ротовий апарат, що складається з однієї пари верхніх щелеп (мандибул) і двох пар нижніх щелеп (максил), має різну будову залежно від способу живлення (рис. 9.2). Він буває гризучого типу (у жуків, тарганів, прямокрилих), сисно­го (у метеликів), гризучо-сисного (у бджіл, джмелів), колючо-сисного (у комарів, клопів), лижучого (у мух). Основний тил ротового апарату гризучий, від якого взяли початок всі інші.

Ніжки комах завжди членисті. Основу їх становить корот­кий тазик. До нього прилягає невеликий вертлуг, далі роз­міщені видовжені стегно та гомілка і на юнці — члениста лапка з кігтиками. Залежно від способу життя і руху роз­різняють такі види ніг: бігаючі, риючі, стрибаючі, плаваючі (рис. 9.3).

Крил, як правило, дві і рідше одна пара. Це порожнисті випинання шкіри, куди вростають трахеї. У кожного виду трахеї розміщуються у певному порядку. Це так зване жилку­вання, яке є систематичною ознакою виду. У більшості комах обидві пари крил мають перетинчасту структуру (бабки, метелики, перетинчастокрилі).

У жуків передня пара крил пере­творена в тверді надкрила (елітри), у клопів передня частина верхніх крил шкіряста, а вершина перетинчаста, тому цю групу комах називають напівтвердокрилими. Нарешті є зовсім безкрилі комахи. У одних — це ознака первісної (примі­тивної) організації, у паразитів (вошей, пухоїдів) — регресу. У двокрилих комах (мухи, комарі) розвинена лише передня пара крил, а задня перетворилася у дзижчальця.

На черевці ніжки відсутні і тільки на останніх члениках його вони є у вигляді яйцекладів, жал, статевих хвостових щипців.

Рис. 9.2. Ротові органи комах:

а — гризучі (тарган); б — гризучо-сисні (бджоли); в — сисні (метелики); г — колючо-сисні (самка комара); 1 — верхня губа; 2 — верхні щелепи; 3 — нижні щелепи, 4 — нижня губа; 5 — підглоточник; 6 — нижньощелепні щупики; 7 — нижньогубні

щупики

Рис. 9.3. Кінцівки (А) та вусики (Б) комах:

А: І — бігальна; II — скакальна; III — риюча; а — тазик; б — стегно; в — вертлуг; г - гомілка; л — лапка; Б: 1 — ниткоподібні; 2 — гребінчасті; 3 — пластинчасті.

Зовнішній покрив комах складається з базальної мембра­ни, м'якого внутрішнього шару епітелію — гіподерми та твердого зовнішнього — хітину. Хітин — речовина, стійка проти дії лугів і кислот. Його зовнішній шар містить ліпопротеїновий комплекс, який захищає тіло від випаровування води. На поверхні хітинової кутикули знаходяться різні ши­пики, лусочки, волоски. У шкірному епітелії є різноманітні залози: воскові, захисні, пахучі, шовкові, линяльні.

М'язи комах відзначаються складністю і високим ступенем диференціації та спеціалізації окремих елементів. Вони скла­даються з поперечносмугастих волокон, що забезпечує їм велику рухомість. Деякі з них, наприклад м'язи, що рухають крило, можуть скорочуватися до 1000 разів за секунду.

Порожнина тіла змішана (міксоцель). Вона не має су­цільної вистилки, як в целомі. В порожнині тіла містяться внутрішні органи. Проміжки між органами заповнені ге­молімфою і жировим тілом. Жирове тіло являє собою білувату сполучнотканинну масу, пронизану трахеями і заповнену жи­ровими крапельками. Воно виконує функцію нагромадження поживних речовин про запас і виділення солей сечової кислоти.

Травна система складається з передньої, середньої і задньої кишок. Передня і задня кишки вистелені тонкою хітиновою кутикулою. Передній відділ кишечника починається ротовою порожниною, в яку відкриваються слинні залози. За ротовою порожниною розміщена трубчаста глотка і стравохід. Задня частина стравоходу часто розширюється у воло, де нагромад­жується корм. Воло добре розвинене у комах, які живляться рідкою поживою. У деяких хижих жуків, тарганів та інших особин за волом знаходиться жувальний шлунок з хітиновими виростами. Далі починається середня кишка, в якій перетрав­люється і всмоктується їжа. На початку середньої кишки розміщені сліпі придатки (пілоричні вирости), що збільшують поверхню всмоктування. Перетравлення їжі в середній кишці відбувається за участю різних ферментів. Середня кишка переходить у задню, яка часто поділяється на кілька ділянок. На межі між середньою і задньою кишками впадають чис­ленні мальпігієві трубочки, що виконують видільну функцію (рис. 9.4). Задня кишка переходить у коротку пряму кишку. У більшості комах у ній містяться ректальні залози — основне місце всмоктування води з мальпігієвих судин. Печінка у комах відсутня. Ферменти для початкового травлення ви­діляють слинні залози.

Пожива комах різноманітна. Більшість із них рослиноїдні. Інші живляться органічними речовинами, поїдають трупи й екскременти різних тварин. Багато видів комах є хижаками та паразитами. Одні види монофаги, інші — поліфаги.

Нервова система комах, як і в інших членистоногих, по­дібна до нервової системи кільчаків, тобто побудована за типом черевного нервового ланцюжка. Проте у комах добре розвинений надглотковий ганглій, який іноді завдяки склад­ній структурі називають головним мозком. Він поділений на три відділи: передній, середній і задній. Передній відділ ін-нервує очі і вусики. В ньому є грибоподібні тіла, з якими пов'язують складну поведінку комах. Вони добре розвинені в гуртових комах: мурашок, бджіл, термітів. Черевний нервовий ланцюжок бере свій початок від складного підглоткового ганглію, далі до нього приєднуються грудні та черевні ганглії, кількість яких не завжди однакова. У деяких комах ганглії черевного ланцюжка концентруються у поздовжньому на­прямку, і в дорослих комах буває лише вісім черевних гангліїв.

В усіх відділах центральної нервової системи є нейросекреторні клітини, секрети яких регулюють діяльність ендо­кринних залоз.

Органи чуття побудовані складно й різноманітно. Вони представлені органами зору, дотику, нюху, слуху, смаку.

Рис. 9.4. Внутрішні органи самця таргана:

1 — око; 2 — тяж симпатичної нервової системи (його початок); 3 — резервуари слинних залоз і слинні залози (часточкове тіло з протокою); 4 — воло; 5 — м'язовий шлунок; 6 — сліпі відростки шлунка; 7 — середня кишка; 8 — задня кишка; 9 — трахейна система із стигмами; 10 — сім'яники; 11 — додаткова залоза статевої системи; 12 — нервовий ланцюжок з нервовими гангліями; 13 — мальпігієві судини; 14 — хвостові додатки-церки; 15 — грифельки.

Органи дотику, нюху і смаку мають вигляд волосків, щетинок, пластинок, розміщених на вусиках, щелепних щупиках, лапках та всій поверхні тіла комах, і пов'язані із спеціалізованими рецепторами. Нюх у комах тонкий і, очевидно, один з найголовніших органів відчуття. По запаху пахучих статевих речовин (атрактантів) самці чують самок на відстані кількох кілометрів. Органи слуху — тимпанальні та хордо тональні органи, які виявлені у коників, цвіркунів на гомілках, а в саранових — з боків першого членика черевця. Це, як правило, хітинова перетинка, натягнута на рамі. Зсередини доперетинки підходять нервові відростки, їм передаються коливання перетинки, викликані звуковими хвилями. Комахи можуть видавати звуки. У коників ці органи знаходяться на передніх крилах. Деякі жилки зазублені й перетворені в так званий смичок. На другому крилі є висока жилка, яка служить резонатором. У саранових смичок знаходиться на стегнах кінцівок.

Найскладнішими органами чуття у комах є органи зору. Це складні, або фасеткові, очі, що складаються з окремих очок. Активні комахи, яісі добре літають, наприклад бабки, мають до 28 тис. фасеток, а комахи, які живуть у землі, такі як мурашки, мають 8—9 фасеток. Крім складних очей, багато комах мають прості очі, які не бачать зображення предметів. Комахи інколи сприймають кольори, але в них спостері­гається зміщення у короткохвильовий напрямок спектра.

Кровоносна система у комах розвинена порівняно слабо. Вона незамкнена. Трубкоподібне серце з відростками по­ділене на камери і знаходиться на спинному боці. Задня камера закінчується сліпо. Воно оточене перикардіальною порожниною. Кров комах — безбарвна, жовтувата, зеленувата або червонувата гемолімфа. У деяких комах вона отруйна. Гемолімфа виконує функцію транспортування поживних ре­човин від кишечника до органів, а також видалення продуктів обміну.

Система дихання у комах досить досконала. Це складно розвинена система трахей, що галузяться і заходять в усі частини тіла, проникаючи навіть всередину окремих клітин. Трахеї — це трубочки, що відкриваються з боків тіла дихаль­цями або стигмами, по парі на кожному сегменті, всього їх близько 10 пар. Всередині трахеї вистелеш тонкою хітиновою оболонкою з спіральним потовщенням. Дихальця, або стиг­ми, відкриваються і закриваються при рухах черевця. Частота дихальних рухів у різних комах неоднакова: у білана капустя­ного на 1 хв чотири скорочення, у бджоли — 240. Оскільки кисень у комах розноситься трахеями, а не кров'ю, кровонос­на система, за законами кореляції, розвинена гірше.

Функцію виділення виконують згадані мальпігієві судини, що відкриваються в передній частині задньої кишки. У деяких комах цих трубочок буває до 200, в інших, як у хатньої мухи, — лише одна пара. В задній кишці ректальними залозами з продуктів розпаду відсмоктується вода, яка надходить назад в гемолімфу, а кристалики сечової кислоти разом з фекаліями виводяться назовні. Таке пристосування для економного використання води дає можливість їм жити в пустельних біото­пах. Крім мальпігієвих судин, видільну функцію виконує жирове тіло, про що вже згадувалося вище.

Статева система. Комахи різностатеві. У багатьох їх видів спостерігається різко виражений статевий диморфізм: різні величина самців і самок, забарвлення, придатки, наприклад роги в жука-оленя, та ін.

У самців у черевці розміщені парні сім'яники з сім'я­проводами. Останні зливаються в непарний сім'явиносний канал, що закінчується копулятивним органом. Парні яєчники самок мають вигляд тонких трубочок, з'єднаних у пучок. Від них відходять яйцепроводи, які зливаються в піхву. Вона відкривається на нижньому боці восьмого сегмента черевця. Біля піхви у самок знаходиться сім'яприймач, де зберігаються спермії, виділені самцем під час копуляції. Біля статевого отвору розвиваються яйцеклади для відкладання яєць. У бджіл, ос яйцеклади перетворюються у жала і втрачають свою первісну функціїо. Жала з'єднані з отруйними залозами.

Серед комах є і живородні форми, зокрема попелиці та багато мух. Також поширене явище партеногенезу (розвиток з незапліднених яєць у тих же попелиць і горіхотворок).

Розвиток комах може відбуватися прямо, без перетворень або з неповним і повним перетворенням (метаморфозом). При неповному перетворенні з яєць виходять личинки зов­нішньо подібні до дорослої комахи. Після кількох линьок ці личинки стають статевозрілими, не проходячи стадії лялечки. При повному перетворенні розвиваються три стадії: личинка, лялечка та імаго. Личинки дуже різняться між собою та від дорослої стадії. Наприклад, личинки метеликів — гусе­ниці червоподібної форми з гризучим ротовим апаратом, у дорослих метеликів — сисний ротовий апарат. У багатьох жуків личинки нерухомі. Після ряду линьок вони перетво­рюються у лялечок. Здебільшого лялечки нерухомі, не живляться. У їхньому тілі формуються тканини та органи дорослої комахи.

Сучасна систематика налічує понад 30 рядів комах з двох підкласів: Закритощелепні і Відкритощелепні.

Теоретичні питання

1.Загальна характеристика і класифікація типу Членистоногі.

2.Особливості різних таксономічних груп підтипу Трахейнодихаючі.

3. Зовнішня будова комах.

4. Внутрішня будова комах.

5. Значення комах.

Завдання

1. Замалювати схему будови жука-оленя.

2. Замалювати ротові органи комах.

3. Замалювати кінцівки та вусики комах.

4. Замалювати внутрішні органи самця таргана.

3. Виявити подібності та відмінності між павуком та хрущем травневим.

Література:

1. Делеган І. Лісова зоологія. Безхребетні. Навчальний посібник. – Львів: Поллі, 2003.

2. Савчук М.П. Зоологія безхребетних. – К.: радянська школа, 1954.

3. Сеник А.Ф., Кулаківська О.П. Зоологія з основами екології. – Львів: Каменяр, 2008.

4. Догель В. А. Зоология беспозвоночных. - М: Высш. шк., 1981.

5. Щербак Г. И., Царичкова Д. Б., Вервес Ю. Г. Зоологія безхребетних. Кн. 1 - К.; Либідь, 1995.

6. Натали В. Ф. Зоология беспозвоночных. - М.: Просвещение, 1975.

Дата добавления: 2015-09-29