Книга: Естествознание и основы экологии

Это самый многочисленный тип животных. Он объединяет более 1,5 млн видов, причем наибольшее количество составляют насекомые. Членистоногие – вершина эволюционной ветви беспозвоночных. Свое развитие они начали в морях кембрийского периода и стали первыми наземными животными, способными дышать атмосферным кислородом. Предками членистоногих, по всей вероятности, были древние кольчатые черви. Личиночные стадии этих животных напоминают червей, а сегментированное тело сохраняется и у взрослых форм.

Общие признаки членистоногих.

1.  Тело покрыто хитином – роговым веществом, иногда пропитанным известью. Хитин образует наружный скелет и выполняет защитные функции.

2.  Конечности имеют членистое строение, соединены с телом посредством суставов, на каждом членике расположено по одной паре ног.

3.  Тело сегментировано и разделено на два или три отдела.

4.  Мышцы хорошо развиты и прикреплены в виде мышечных пучков к хитиновому покрову.

5.  Кровеносная система незамкнутая, имеется сердце. Кровь – гемолимфа изливается в полость тела и омывает внутренние органы.

6.  Имеются органы дыхания – жабры, трахеи, легкие.

7.  Нервная система узлового типа более совершенна. Имеются сложные фасеточные глаза, усики – органы обоняния и осязания, органы слуха и равновесия.

8.  Выделительная система более совершенна, чем у кольчатых червей.

9.  Членистоногие в основном раздельнополые животные.

Членистоногих делят на ракообразных, паукообразных, насекомых. Они широко распространены на нашей планете, освоили все среды жизни: водную, наземно-воздушную, почву.

1. Ракообразные.  Класс насчитывает около 20 тыс. видов. В него входят раки, крабы, лангусты, дафнии, циклопы, мокрицы, креветки и многие другие (рис. 80). В основном это обитатели вод, и органами дыхания их являются жабры.

Рис. 80.  Ракообразные: 1 – речной рак; 2 – дафния; 3 – камчатский краб

Тело ракообразных разделено на три отдела: голова, грудь и брюшко. Голова и грудь часто сливаются, образуя головогрудь,  покрытую общим панцирем. Для них характерно наличие двух пар усиков. Первая пара – антеннулы  – располагается на голове, а вторая пара – антенны  – на первом членике туловища. Следующие за ними конечности хорошо приспособлены для удерживания и измельчения пищи и образуют ротовой аппарат.

Ракообразные, за редким исключением, – раздельнополые животные. После внутреннего оплодотворения самка откладывает яйца.  Развитие происходит с метаморфозом  – сложным превращением. Личинка несколько раз линяет в процессе роста, с каждым разом становясь все более похожей на взрослую форму.

Наиболее примитивные ракообразные – дафнии и циклопы. Это довольно мелкие животные. Их можно рассмотреть при слабом увеличении микроскопа. У дафнии  имеются двухветвистые антенны, которые являются не только органами чувств, но и органами передвижения. Дафниями питаются многие рыбы. Их количество очень велико во всех пресноводных водоемах. Дафнии питаются бактериями, водорослями и другими мелкими организмами.

У циклопа  голова сливается с первым грудным сегментом, образуя головогрудь. Основным органом передвижения служат мощные антеннулы (первая пара усиков). Эти мелкие рачки также являются хорошим кормом для рыб, но они могут быть промежуточными хозяевами многих паразитов, в частности широкого лентеца (ленточного червя) – паразита рыб.

К высшим ракообразным относится хорошо известный речной рак.  Он встречается главным образом в реках. У рака тело разделено на головогрудь и брюшко. На голове располагаются две пары усиков и три пары челюстей. На груди имеются три пары ногочелюстей и пять ходильных ног, причем у первой пары ходильных ног есть мощные клешни. Жабры у рака расположены под боковыми краями головогрудного щита.

У крабов  хорошо заметны пять пар ног, отходящих от мощного панциря головогруди. Перевернув краба нижней стороной кверху, можно заметить поджатое под головогрудь укороченное плоское брюшко. Многие крабы имеют промысловое значение.

В отличие от крабов у омаров и лангустов длинное, хорошо развитое брюшко. Эти ракообразные обитают в морях и океанах и также имеют промысловое значение.

У рака-отшельника  мясистое брюшко покрыто лишь тонкой мягкой пленкой. Поэтому он прячет его в пустые раковины морских моллюсков, отчего тело приобретает форму закрученной полости раковины. Когда рак после линьки вырастает, он меняет раковину на более просторную.

Практически все ракообразные съедобны и имеют почти одинаковый вкус. Но наиболее ценными считаются крупные представители десятиногих раков: омары, лангусты, крабы, креветки, раки.

2. Паукообразные.  Паукообразных известно около 60 тыс. видов (рис. 81). Обладая всеми признаками членистоногих, эти животные характеризуются наличием четырех пар ног,  отходящих от головогруди, и двух пар челюстей. Вторая пара челюстей несет членистые щупальца. В связи с наземным образом жизни жабры заменились легкими, а у некоторых – трахеями.

Все паукообразные пауки, клещи, скорпионы – хищники, с наружным пищеварением, некоторые стали паразитами.

Тело паука разделено на головогрудь и нечленистое шарообразное брюшко. Верхние челюсти имеют острые изогнутые концы, где открываются протоки ядовитых желез.  На конце брюшка имеются паутинные бородавки, к которым открываются протоки паутинных желез.  Они вырабатывают густую жидкость, которая при выходе из тела застывает в тонкую, прозрачную нить – паутину.

Рис. 81.  Паукообразные: 1 – паук-крестовик; 2 – тарантул; 3 – каракурт; 4 – таежный клещ; 5 – чесоточный зудень; 6 – скорпион

Паутина является ловчей сетью и служит для захвата добычи. Паук по паутине приближается к запутавшейся жертве и верхними челюстями прокалывает ее, впрыскивая яд и пищеварительные соки. Яд убивает жертву, а пищеварительные ферменты начинают переваривать жертву. Через некоторое время паук засасывает переваренную пищу. Такой тип пищеварения называется наружным.

Наиболее известны паук-крестовик  с крестообразным светлым пятном на спине, домовой паук, паук-серебрянка,  обитающий в воде. Паук-серебрянка из паутины строит «колокол», который заполняется воздухом, необходимым животному для дыхания под водой. Многие пауки плетут из паутины кокон, куда откладывают яйца.

Пауки – очень полезные животные, уничтожающие много вредных насекомых. Яд большинства пауков не опасен для человека.

В южных районах, на Украине и Кавказе, водится крупный паук тарантул.  Он живет в норке, которую вырывает в земле, а вход в нее оплетает паутиной. Укус его очень болезнен. В пустынях и степях на юге обитает маленький черный паук каракурт  (в переводе с тюркского означает «черная смерть»). Укус этого паука крайне опасен. Яд каракурта вызывает боль, судороги, рвоту, а иногда и смерть. Укус каракурта для верблюдов и лошадей смертелен, а вот овцы спокойно едят его вместе с травой.

Клещи.  Эта группа в основном представлена паразитами животных, растений, человека и даже грибов. Головогрудь и брюшко клещей сливаются в единое мешковидное тело, а ногочелюсти преобразуются в колюще-сосущий хоботок.

Клещи – широко распространенные животные. Хорошо известен собачий клещ,  паразитирующий на животных и человеке. Это наиболее крупный из наших клещей длиной около 2 мм. Ротовой аппарат собачьего клеща имеет вид хоботка. Верхние челюсти похожи на две пилки с заостренными концами, которыми клещ разрезает кожу, погружая в надрез сосущий хоботок. Зубья пилок так зажимают кожу, что оторвать клеща невозможно.

Немалый вред причиняют мучные (амбарные), сырные, зерновые  и луковичные клещи. Чесоточный клещ  (до 0,3 мм) прогрызает под кожей человека многочисленные ходы, вызывая острый зуд (чесотку). Заболевание заразно – передается при рукопожатии.

Таежный клещ  переносит тяжелое вирусное заболевание – энцефалит. При укусе вирус попадает в кровь, достигает головного мозга, вызывая его воспаление, в тяжелых случаях может наступить смерть.

Клещи являются переносчиками и таких опасных заболеваний, как сыпной и возвратный тиф, туляремия и др.

Скорпионы  – это древнейшие паукообразные, на первый взгляд больше похожие на ракообразных. Они являются потомками древней группы ракоскорпионов, вымерших около 190 млн лет назад. У них членистое брюшко, тело покрыто толстым хитиновым покровом, а на головогруди имеются клешни, очень похожие на клешни рака. Но при внимательном рассмотрении можно заметить, что от головогруди отходят четыре пары ног, а клешни – это видоизмененная вторая пара челюстей. На заднем брюшке имеется пара ядовитых желез с жалом. Скорпион, хватая добычу клешнями, перегибает свое брюшко через голову и жалит жертву. Скорпионы ядовиты, особую опасность для человека представляют тропические виды. Укусы скорпионов, которые обитают у нас в Поволжье и на Кавказе, болезненны, но не смертельны.

3. Насекомые.  Это самая многочисленная группа не только среди беспозвоночных, но и среди позвоночных животных. Полагают, что их количество колеблется примерно от 1,5 до 2 млн, каждый год описывают десятки новых видов.

Насекомые освоили все среды жизни: воздух, воду, сушу, почву. Эволюция их шла по пути приспособления к наземному существованию. Небольшая часть перешла вторично к жизни в воде, преимущественно в прибрежной части.

Строение тела.  При всем разнообразии внешнего вида строение насекомых единообразно, что дало возможность объединить их в один класс. Второе название класса, шестиногие,  отражает их характерную особенность – наличие трех пар членистых конечностей.

Насекомым свойственны общие для типа членистоногих черты: членистое тело покрыто хитиновым покровом, имеются членистые конечности. Тело разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко, три пары ног отходят от трех сегментов груди. У большинства взрослых особей есть крылья. Голова не сегментирована, грудь состоит из трех сегментов, брюшко – из 7–8. На голове имеется одна пара усиков (антенн) и три пары ногочелюстей, образующих различные типы ротового аппарата. Ротовой аппарат имеет четыре основных плана строения: грызущий (жующий), лижущий, сосущий и колющий. Он состоит из одной пары нижних и верхних челюстей, нижней и верхней губ.

Грызущий ротовой аппарат  – это наиболее примитивный орган. Такие органы были у древних насекомых. В настоящее время он характерен для личинок почти всех отрядов, а также для тараканов, некоторых жуков, кузнечиков.

Лижущие,  или лакающие,  органы имеют шмели, пчелы, осы, питающиеся жидкой пищей – нектаром цветков.

Сосущие  органы характерны для бабочек.

Колюще-сосущий  ротовой аппарат имеют комары, клопы, тли.

В связи с различным образом жизни конечности насекомых видоизменяются в бегательные  (таракан), роющие  (медведка), плавательные  (жук-плавунец), прыгательные  (кузнечик).

На двух последних члениках груди располагаются крылья. У одних насекомых две пары крыльев (бабочки, стрекозы), у других – одна пара преобразуется в жесткие надкрылья  (жуки) или образует жужжальца  (мухи). У паразитических и полупаразитических насекомых крылья отсутствуют. Крылья являются выростами хитинового покрова.

Нервная система насекомых развита хорошо. Высокой организации достигли органы чувств: осязания, обоняния, вкуса, зрения, слуха. Особенно хорошо развиты сложные фасеточные глаза (до 28 тыс. фасеток в каждом). Насекомые видят зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи. Многие из них хорошо слышат, в том числе и ультразвук.

Дыхательная система насекомых представлена трахеями. Трахейные стволы, многократно разветвляясь в теле насекомого, открываются отверстиями-дыхальцами по бокам заднегрудого и брюшных сегментов.

Органом выделения, кроме специальных трубочек-выростов кишечника, является и жировое тело, где откладываются продукты обмена веществ.

Развитие насекомых.  Все насекомые – раздельнополые животные. После внутреннего оплодотворения самка откладывает несколько десятков яиц. Места отложения яиц самые разнообразные: листья растений, почва, водная поверхность, нечистоты, мясо и т. д. Самка всегда откладывает яйца вблизи той пищи, которой будет питаться личинка. Из яйца через некоторое время вылупляется личинка, которая активно питается и растет. В зависимости от вида личинки и ее развития во взрослое насекомое может иметь полное и неполное превращение.

Рис. 82.  Насекомые: с неполным превращением (А): 1 – развитие кузнечика;

2 – саранча; 3 – медведка; 4 – клоп-солдатик; с полным превращением (Б): 5 – развитие бабочки; 6 – жук-плавунец; 7 – овод; 8 – пчела; 9 – стрекоза

При полном превращении  – метаморфозе развитие идет в четыре стадии: яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое (имаго).

Личинка совершенно непохожа на взрослую форму (рис. 82, Б), а больше напоминает кольчатого червя. Ее тип питания и местообитание могут совершенно не совпадать с таковым у взрослого насекомого. Личинки имеют грызущий ротовой аппарат, активно питаются и растут, несколько раз линяя. Когда личинка достигает предельной величины, она замирает, покрывается новой хитиновой оболочкой или паутинным коконом и превращается в куколку.  На этой стадии насекомые не питаются (иногда целую зиму). Из куколки через некоторое время появляется взрослая форма, имаго, со всеми признаками, характерными для взрослого насекомого (крылья, конечности, ротовой аппарат).

Развитие с полным превращением характерно для эволюционно более молодых отрядов. Для эволюционно более древних насекомых характерно неполное превращение.

При неполном превращении  развитие идет в три стадии: яйцо, личинка, имаго.

Стадия куколки отсутствует. Личинка по форме тела напоминает взрослое насекомое, отличаясь лишь величиной и отсутствием крыльев (рис. 82, А). В процессе роста личинка несколько раз линяет, прежде чем достигнет размера взрослой особи. У насекомых с неполным превращением зимуют обычно яйца.

Класс насекомых весьма разнообразен. Он насчитывает более 30 отрядов, отличающихся друг от друга главным образом строением крыльев, ротового аппарата и развитием.

Наиболее широко распространенные низшие насекомые с неполным превращением – это тараканы, стрекозы, прямокрылые  (кузнечики, саранча, сверчки),  полужесткокрылые  (клопы).

К высшим насекомым с полным превращением относятся жесткокрылые  (бабочки),  перепончатокрылые  (шмели, осы, пчелы, муравьи, наездники),  двукрылые  (мухи, слепни, комары).

Заселив разнообразные биоценозы, насекомые расположились в них по вертикали и горизонтали. Они обитают на всех континентах и во всех природных зонах от Арктики до Антарктиды. Насекомые тропических стран более разнообразны и крупнее по размеру, чем насекомые умеренных и северных широт. Приспосабливаясь к различным условиям, они приобрели разный внешний вид. Это касается размеров тела, окраски, строения конечностей и ротового аппарата.

Большинство насекомых имеет небольшие размеры (до 1–3 см). Это позволяет им обитать в местах, недоступных другим животным. Благодаря различным приспособлениям они успешно выживают в борьбе за существование. Их окраска может быть покровительственной,  маскирующей под цвет окружающей среды (кузнечики), предупреждающей,  при наличии ядовитых желез или неприятного запаха и вкуса (осы, божьи коровки), отпугивающей  («глазчатые» пятна на крыльях бабочек). Для незащищенных особей характерна мимикрия  – подражание защищенным особям (осовидные мухи). Насекомые могут иметь химическое «оружие» защиты, как у жуков-бомбардиров, способных выстреливать концом брюшка с образованием дымного облачка. Муравьи выделяют большое количество муравьиной кислоты, обладающей обжигающим действием.

Для насекомых характерны сезонная и суточная активность, миграции в пространстве. Так, например, бабочки могут быть дневными и ночными. Саранча способна передвигаться на огромные расстояния. Кроме того, существуют общественные насекомые: пчелы, муравьи, термиты, образующие большие семьи – колонии, в которых обязанности четко распределены, а особи дифференцированы: матка (крупная самка), трутни (самцы), рабочие особи, или солдаты.

Поведение насекомых складывается из непосредственных реакций на факторы внешней среды, а также обусловлено инстинктами – наследственной безусловно-рефлекторной деятельностью. Инстинкты отличаются большой сложностью и обеспечивают целесообразность поведения насекомого. Например, пчела, исполняя определенный «танец» (полет), показывает дорогу к цветкам с нектаром. Муравьи к вечеру закрывают ходы в муравейник, изгоняют чужих особей. Некоторые муравьи выращивают в муравейниках мицелий грибов, культивируют тлей, «доят» их, заставляя выделять особые сахаристые вещества.

Многие насекомые приносят вред, уничтожая культурные растения, являясь вредителями сельского хозяйства. Например, саранча, уничтожающая в период массового размножения огромные площади с посевами. Некоторые насекомые перешли к паразитическому образу жизни – являются паразитами животных и человека. Это кровососущие насекомые: вши, постельный клоп, пухоеды, грызущие волосы и перья млекопитающих и птиц. Часто паразитирующие насекомые являются переносчиками опасных заболеваний у человека и животных. Однако многие из них приносят большую пользу, уничтожая вредителей растений, способствуя их опылению. Так, например, наездники откладывают яйца в личинки или имаго других насекомых, тем самым истребляя многих вредителей сельского хозяйства.

Человек много веков назад приручил тутового шелкопряда, из кокона которого получает шелковое волокно. В природе это животное жить уже не может. Служат людям и пчелы. Почвенные насекомые рыхлят почву, способствуют ее аэрации, накоплению органических веществ. В целом насекомые являются важным звеном в сложных цепях питания и являются неотъемлемой частью различных биоценозов.