Термиты - инфраотряд общественных насекомых с неполным превращением, родственных тараканам. Долгое время термитов считали самостоятельным отрядом (2009, в последнее время их таксономический статус дискутируется и рассматривается в ранге от инфраотряда (2011, 2013)до эписемейства (epifamily Termitoidae; 2007) в составе тараканообразных. В мире известно 2933 современных вида термитов (данные на 2013 год; вместе с ископаемыми 3106 видов)
Как и все общественные насекомые, особи термитов чётко делятся на три основных группы: рабочих особей, особейсолдат и особей, способных к половому размножению. Рабочие термиты имеют мягкое белое тело, как правило, менее 10 мм в длину. Глаза редуцированы или отсутствуют. В противоположность им, репродуктивные особи имеют тёмное тело и развитые глаза, а также две пары длинных треугольных крыльев, которые, однако, сбрасываются после единственного в жизни репродуктивной особи полёта.
Структура колонии и поведение В отличие от муравьёв, у наиболее эволюционно продвинутых видов термитов кастовая принадлежность задаётся генетически. У более примитивных видов кастовая принадлежность особи зависит от того, чем её кормят другие термиты в период развития и какие феромоны они при этом выделяют. Бесполое размножение в виде телитокического партеногенеза обнаружено у 7 видов термитов, в том числе: Reticulitermes speratus, Zootermopsis angusticollis, Zootermopsis nevadensis, Kalotermes flavicollis, Bifiditermes beesoni. Диплоидный хромосомный набор термитов составляет 2 n=28- 56, а у примитивного Mastotermes darwiniensis 2 n=96.
Все термиты едят целлюлозу в той или иной форме, но именно питающиеся деревом особенно ответственны за ущерб зданиям. Целлюлоза - богатый источник энергии, но трудноперевариваемый. Среди симбиотических организмов в своём кишечнике термиты полагаются в первую очередь на метамонад рода Trichonympha, которые потребляют оставшиеся после переваривания вещества. Кишечные микроорганизмы, в свою очередь, полагаются на особых бактерий, живущих на их оболочках и производящих некоторые пищеварительные ферменты. Эти отношения - один из самых прекрасных примеров мутуализма среди животных. Большинство «высших» термитов, особенно семейства Termitidae, могут производить и свои целлюлозоперерабатывающие ферменты, однако и они сохраняют в своём кишечнике богатую микрофлору.
Роль в экологии Термиты вместе с дождевыми червями и муравьями играют важнейшую роль в циркуляции почвенного вещества, кроме того, крылатые особи служат пищей многочисленным хищникам. Полагают также, что освобождаемый термитами в результате их деятельности метан вносит заметный вклад в общее действие парниковых газов. По своей общей биомассе (от 1 г/м 3 до более чем 10 г/м 3) термиты сравнимы с общей биомассой наземных позвоночных животных. Термиты вместе с муравьями могут увеличивать урожайность в регионах с сухим и жарким климатом (в экспериментальных условиях в Австралии они увеличивают урожай пшеницы на 36 %), где отсутствуют дождевые черви.
Взаимодействие с человеком Примерно 10 % видов термитов являются вредителями, принося потери хозяйству человека, исчисляемые миллиардами долларов в год (до 20$ млрд в мире). Из-за своих пристрастий в пище термиты в некоторых регионах стали настоящим бичом для деревянных зданий. Их скрытность и тактика поедания древесины, при которой её поверхность выглядит абсолютно неповрежденной, являются причиной их позднего обнаружения. Опасение вызывают также случайные попадания термитов в квартиры, благодаря чему их ареал продвигается и в те регионы, где они не могут жить открыто из-за климата. Попав в дом, термиты не ограничиваются древесиной: все, в чём высока доля целлюлозы, служит потенциальной пищей. Последствия этого порой катастрофические, например, в Южной Америке из-за постоянного присутствия термитов в городах редко можно найти книгу старше пятидесяти лет. .
Строение усиков насекомых Усики (или антенны, или сяжки) – пара подвижных членистых придатков головы насекомого, отходящих от лицевой поверхности, обычно между глаз. Первый членик называют скапусом (scapus) или рукояткой, второй – педицеллумом (pedicellus) или ножка, а все оставшиеся вместе – флагеллумом (flagellum) или жгутик. Прикреплен усик в усиковой ямке, иногда окруженной узким кольцеобразным усиковым склеритом. В периферической части ямки имеется небольшой вырост, к которому причленен сам усик.
Двигаются антенны с помощью мышц, крепящихся к основному членику – скапусу, мышцы тянутся к нему от тенториума. Афлагеллум двигается за счет мышц расположенных между рукояткой и жгутиком. В эмбриогенезе усики развиваются из придатков 2 -го головного сегмента.
Функции антенн Функционально антенны это орган чувств, они отвечают за осязание и обоняние. Встречаются насекомые, у которых они выполняют нестандартные роли – органов дыхания и удержания добычи.
Усики чрезвычайно разнообразны по форме, и некоторые наиболее четко выраженные их типы имеют специальные наименования. Несколько примеров приведено на рисунке. Разнообразие форм антенн позволяет использовать их в определении вида насекомого. По форме усики различают: Булавовидные (например у Булавоусого хрущака из семейства Чернотелок); Перистые; Пластинчатые; Веретеновидные; Нитевидные (например у жуков из семейства Притворяшек); Пильчатые; Четковидные (например у Большого мучного хрущака); Гребенчатые; Щетинковидные; Щетинконосные.
Так же нужно отметить, что строение сяжки часто отражает половой диморфизм – у самцов они обычно более развиты, по сравнению с самками. У личинок усики, как правило, сильно редуцированы как в отношении длины, так и в отношении числа члеников. Усики есть у всех насекомых кроме отряда бессяжковых (Protura), у которых они утрачены.
Энтомология – наука о насекомых (название произошло от двух греческих слов entomon – насекомое и logos – наука). Насекомые относятся к классу насекомые – Insecta, типу членистоногие – Arthopoda. Класс насекомых многообразен по числу входящих в него видов (более 1 миллиона видов), которые обладают разнообразием морфологических признаков, биологических свойств, приспособительных особенностей и взаимоотношений в окружающей среде. Не менее многообразна и роль насекомых в природе, жизни людей и экономике общества. В связи с этим в настоящее время из энтомологии выделились общая энтомология и ряд прикладных научных дисциплин – сельскохозяйственная, ветеринарная, лесная, медицинская энтомологии, пчеловодство, шелководство.
Общая энтомология – теоретическая дисциплина, которая служит научным фундаментом для перечисленных выше прикладных дисциплин и специальных дисциплин энтомологического ряда – биологической защиты, карантина, прогноза, иммунитета и некоторых других. Она изучает морфологию, анатомию, физиологию насекомых, биологию размножения и развития, экологические особенности насекомых, систематику и классификацию насекомых.
Общая энтомология как ветвь современной биологии накопила большой запас знаний, вносит значимый вклад в развитие и благосостояние общества, изыскивает пути разумных решений сложившихся экологических проблем.
Насекомые представляют класс Insecta, который относится к типу членистоногие – Аrthropoda. Этот класс имеет сегментированное тело и членистые ходильные конечности и несет пару усиков. Тело насекомого делится на три основных отдела: голову, грудь и брюшко (рис. 1). Ознакомление с основными отделами тела и их придатками ведется на постоянных препаратах и на примере майского жука.
Рис. 1. Тело итальянской саранчи с обозначением главнейших частей
(левая пара крыльев удалена)
Чтобы расчленить насекомое на три отдела, необходимо положить его на спинку, найти отделы, затем закрепить насекомое с помощью препаровальной иглы, которую следует ввести в центре между передней и средней парой ног до дна чашки Петри и, придерживая переднегрудь, с помощью второй иглы или скальпеля отчленить (оттянуть) голову. После этого одну иглу ввести в грудь около последней пары ног до дна чашки, чтобы придержать насекомое, а другую иглу, держа наклонно, постепенно вводить (не до дна чашки, иначе расчленению будут мешать крылья) сразу за задними ногами в тело насекомого и отчленить брюшко, отодвигая в сторону. Теперь следует изучить каждый отдел тела и придатки на нем.
Рис. 2. Голова насекомого: 1 – верхняя губа; 2 – верхняя челюсть; 3 – наличник; 4 – лобно-наличниковый шов; 5 – щеки; 6 – лоб; 7 – усиковая ямка; 8 – глазок; 9 – теменной шов; 10 – сложный глаз; 11 – темя; 12 – затылочный шов; 13 – затылок; 14 – заднезатылочный шов; 15 – заднезатылок; 16 – шейная мембрана; 17 – нижняя губа; 18 – нижнегубной щупик; 19 – нижняя челюсть; 20 – нижнечелюстной щупик
Голова (рис. 2) насекомого состоит из лба (между сложными глазами), наличника (к низу от лба), темени (выше лба), затылка (задняя часть головы). По бокам головы имеются виски (выше глаз) и щеки (ниже глаз).
Форма головы разнообразна: округлая (мухи), сжатая с боков (саранча, кузнечики), вытянутая в виде головотрубки (долгоносики, трубковерты). Различны и типы постановки головы: прогнатический, гипогнатический и опистогнатический. При прогнатическом типе ротовые части направлены вперед, он характерен для хищных насекомых (жужелиц, стафилинид, уховерток); при гипогнатическом – ротовые части направлены под прямым углом вниз, характерен для растительноядных насекомых (саранчовые, многие виды жуков, клопов); при опистогнатическом – ротовые части направлены под острым углом вниз и назад, приближаясь к передним ногам насекомого, характерен для многих сосущих насекомых (цикадовые, тли, трипсы, медяницы (рис. 3).
Придатками головы являются ротовые органы, усики и глаза фасеточные (сложные) и простые (глазки). Фасеточные глаза состоят из многочисленных мелких глазков (омматидиев), располагаются по бокам головы, выполняют зрительную функцию. У самцов некоторых мух занимают почти всю голову. Простые глаза, если имеются, то чаще в числе трех и располагаются треугольником на лбу и темени. Следует найти все составные части головы и придатки на голове насекомого и далее ознакомиться c основными типами усиков насекомых, пользуясь постоянными препаратами.
Рис. 3. Типы постановки головы: 1 – прогнатический; 2 – гипогнатический; 3 – опистогнатический
Рис. 4. Строение усика: 1 – жгутик; 2 – ножка; 3 – скапус; 4 – усиковая впадина
Усики или антенны (antennae) представляют одну пару членистых образований, расположенных по бокам лба между или впереди глаз в усиковых ямках. Они служат органом обоняния и осязания у насекомых. Нередко у самцов они крупнее, чем у самок (рассмотреть у расчлененного майского жука, определить тип усиков). Усик состоит из утолщенного основного членика (scapus), ножки (pedicillus) и жгутика (flagellum) (рис. 4). Строение усиков разнообразно у отдельных видов и групп насекомых и этот признак широко используются в диагностике и систематике насекомых.
Различают следующие основные типы усиков (рис. 5):
1) щетинковидный – членики постепенно суживаются от основания к вершине и тогда усик к вершине явно заострен (кузнечики, медведки);
2) нитевидный – все членики по длине усика в основном одинаковой толщины (саранчовые, бабочки пяденицы и огневки, крестоцветные блошки);
3) четковидный – членики короткие и широкие, основание каждого из них сужено (жуки чернотелки);
4) пиловидный – верхний угол каждого членика усика с одной стороны несколько оттянут (некоторые щелкуны и златки);
5) гребневидный, или гребенчатый – каждый членик усика с одной стороны имеет сравнительно длинный отросток (некоторые щелкуны);
Рис. 5. Типы усиков: 1 – щетинковидный у таракана; 2 – нитевидный у саранчовых; 3 – четковидный у жука майского хрущака; 4 – пиловидный у жуков златок; 5 – гребневидный у жуков щелкунов; 6 – булавовидный у дневных чешуекрылых; 7 – головчатый у жуков мертвоедов; 8 – веретеновидный у чешуекрылых пестрянок; 9 – пластинчато-булавовидный у жуков хрущей; 10 – гребенчато-коленчатый у жуков рогачей; 11 – неправильный у жуков вертячек; 12 – перистый у бабочек шелкопрядов; 13 – щетинконосный у круглошовных двукрылых
6) перистый – каждый членик усика имеет двусторонние выросты, и усик напоминает перо птицы (бабочки шелкопряды, американская белая бабочка);
7) булавовидный – вершина усика утолщена (бабочки белянки, крапивница, рапсовый цветоед);
8) головчатый – вершина усика значительно утолщена и резко отделена от остальных члеников усика (жук-мертвоед);
9) пластично-булавовидный – булава состоит из пластинок, складывающихся веерообразно (майский жук, жук кузька, жук крестоносец);
10) коленчатый – первый членик усика значительно длиннее остальных, составляющих жгутик, и направлен под углом к ним. Коленчато-булавовидный (долгоносики), коленчато-гребенчатый (жук-олень);
11) веретеновидный – постепенно утолщен посередине (пестрянки);
12) щетинконосный – три коротких и широких членика различной формы, последний со щетинкой (домашняя и другие виды мух);
13) неправильный – членики усика не сходны между собой по форме и величине, часто асимметричны (некоторые мягкотелки).
Рис. 6. Грызущие ротовые органы: а – верхняя губа; б – верхние челюсти; в – нижние челюсти; г – нижняя губа; 1 – внутренняя жевательная лопасть; 2 – наружная жевательная лопасть; 3 – челюстной щупик; 4 – стволик; 5 – основной членик; 6 – язычок; 7 – придаточный язычок; 8 – губной щупик; 9 – подбородок; 10 – подподбородок
Общая характеристика класса
Тело взрослых насекомых разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко.
Голова, состоящая из шести слившихся сегментов, отчетливо обособлена от груди и соединена с ней подвижно. На голове расположена пара членистых усиков или сяжков, ротовой аппарат и два фасеточных глаза; у многих имеется также один-три простых глазка.
Два сложных, или фасеточных, глаза расположены по бокам головы, у некоторых видов очень сильно развиты и могут занимать большую часть поверхности головы (например, у некоторых стрекоз, слепней). В состав каждого сложного глаза входят от нескольких сотен до нескольких тысяч фасеток. Большинство насекомых слепы к красному цвету, но видят ультрафиолетовое излучение и привлекаются им. На этой особенности зрения насекомых основано применение световых ловушек, излучающих большую часть энергии в фиолетовой и ультрафиолетовой областях, для сбора и изучения экологических особенностей ночных насекомых (некоторых семейств бабочек, жуков и др.).
Ротовой аппарат состоит из трех пар конечностей: верхние челюсти, нижние челюсти, нижняя губа (сросшаяся вторая пара нижних челюстей) и верхняя губа, которая не является конечностью, а представляет собой вырост хитина. К ротовому аппарату относится также хитиновое выпячивание дна ротовой полости - язык или гипофаринкс.
Ротовой аппарат насекомых
Типы усиков насекомых
Типы лапок насекомых
В зависимости от способа питания ротовые органы насекомых имеют различное строение. Различают следующие типы ротового аппарата:
грызуще-жующий - элементы ротового аппарата имеют вид коротких твердых пластинок. Отмечаются у насекомых, которые питаются твердой растительной и животной пищей (жуки, тараканы, прямокрылые)
колюще-сосущий - элементы ротового аппарата имеют вид вытянутых в длину волосовидных щетинок. Отмечаются у насекомых, которые питаются клеточным соком растений или кровью животных (клопы, тли, цикады, комары, москиты)
лижуще-сосущий - элементы ротового аппарата имеют вид трубчатых образований (в виде хоботка). Отмечается у бабочек, питающихся нектаром цветов и соком плодов. У многих мух хоботок сильно преобразован, известно не менее пяти его модификаций, от колюще-режущего органа у слепней до мягкого "лижущего" хоботка у питающихся нектаром цветочных мух (или у питающихся жидкими частями навоза и падали падальных мух).
Некоторые виды во взрослом состоянии не питаются.
Строение усиков, или сяжков, насекомых очень разнообразно - нитевидные, щетинковидные, пильчатые, гребенчатые, булавовидные, пластинчатые и т. д. Усиков одна пара; они несут на себе органы осязания и обоняния, и гомологичны антеннулам ракообразных.
Органы чувств на усиках насекомых сообщают им не только состоянии окружающей среды, они помогают общаться с сородичами, найти подходящее место обитания для себя и потомства, а также пищу. Самки многих насекомых привлекают самцов с помощью запахов. Самцы малого ночного павлиньего глаза могут учуять самку на расстоянии нескольких километров. Муравьи распознают по запаху самок из своего муравейника. Некоторые виды муравьев метят путь от гнезда к источнику питания благодаря пахучим веществам, которые выделяются из специальных желез. С помощью усиков муравьи и термиты чуют запах, оставленный их сородичами. Если оба усика улавливают запах в одинаковой степени, значит, насекомое на правильном пути. Вещества-аттрактанты, которые выделяют готовые к спариванию самки бабочек, обычно разносятся ветром.
Грудь насекомых состоит из трех сегментов (переднегрудь, среднегрудь и заднегрудь), к каждому из которых с брюшной стороны прикрепляется по паре ног, отсюда название класса - шестиногие. Кроме того у высших насекомых грудь несет на себе две, реже одну пару крыльев.
Число и строение конечностей являются характерными признаками класса. Все насекомые имеют 6 ног, по одной паре на каждом из 3 сегментов груди. Нога состоит из 5 отделов: тазика (соха), вертлуга (trochanter), бедра (femur), голени (tibia) и членистой лапки (tarsus). В зависимости от образа жизни конечности насекомых могут очень видоизменяться. Большинство насекомых имеют ноги ходильного и бегательного типа. У кузнечиков, саранчи, блох и некоторых других видов третья пара ног - прыгательного типа; у медведок, прокладывающих ходы в почве, первая пара ног - копательные ноги. У водных насекомых, например у жука-плавунца, задние ноги преобразованы в гребные, или плавательные.
Брюшко насекомых состоит из нескольких (чаще 6-10) сегментов; обычно их 10. В нем находится большая часть внутренних органов. На конце брюшка у самок развит яйцеклад, служащий для откладки яиц. У пчел, ос, муравьев яйцеклад превратился в жало, имеющее внутри проток ядовитой железы. У самца на конце брюшка находится копулятивный аппарат.
Пищеварительная система представлена
Передней кишкой, начинающейся с ротовой полости и подразделяющейся на глотку и пищевод, задний отдел которого расширяется, образуя зоб и жевательный желудок (не у всех). У потребителей твердой пищи желудок имеет толстые мускулистые стенки и несет изнутри хитиновые зубцы или пластинки, с помощью которых пища измельчается и проталкивается в среднюю кишку.
К передней кишке относятся и слюнные железы (до трех пар). Секрет слюнных желез выполняет пищеварительную функцию, содержит ферменты, смачивает пищу. У кровососущих содержит вещество, препятствующее свертыванию крови. У пчел секрет одной пары желез смешивается в зобе с цветочным нектаром и образует мед. У рабочих пчел слюнные железы, проток которых открывается в глотку (глоточный), выделяет особые белковые вещества ("молочко"), которыми выкармливают личинок, превращающихся в маток. У гусениц бабочек, личинок ручейников и перепончатокрылых слюнные железы преобразованы в шелкоотделительные, или прядильные, вырабатывающие шелковистую нить для изготовления кокона, защитных образований и других целей.
Средняя кишка на границе с передней кишкой покрыта изнутри железистым эпителием (пилорические выросты кишечника), выделяющим пищеварительные ферменты (печень и другие железы у насекомых отсутствуют). В средней кишке происходит всасывание питательных веществ.
Задняя кишка принимает непереваренные остатки пищи. Здесь из них отсасывается вода (это особенно важно для пустынных и полупустынных видов). Заканчивается задняя кишка анальным отверстием, выводящим наружу экскременты.
Насекомые
Органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами (от 2 до 200), которые имеют вид тонких трубочек, впадающих в пищеварительную систему на на границе между средней и задней кишкой, и жировым телом, которое выполняет функцию "почек накопления". Жировое тело - рыхлая ткань, расположенная между внутренними органами насекомых. Имеет беловатую, желтоватую или зеленоватую окраску. Клетки жирового тела поглощают продукты обмена (соли мочевой кислоты и др.). Далее продукты выделения поступают в кишечник и вместе с экскрементами выводятся наружу. Кроме того, клетки жирового тела накопляют запасные питательные вещества - жиры, белки и углевод гликоген. Эти резервы расходуются на развитие яиц, во время зимовки.
Органы дыхания - трахеи. Это сложноветвящаяся система воздухоносных трубок, непосредственно доставляющих кислород ко всем органам и тканям. По бокам брюшка и груди имеется чаще всего 10 пар дыхалец (стигм) - отверстий, через которые воздух попадает в трахеи. От стигм начинаются крупные основные стволы (трахеи), которые разветвляются на более мелкие трубочки. В груди и передней части брюшка трахеи расширены и образуют воздушные мешки. Трахеи пронизывают все тело насекомых, оплетают ткани и органы, входят внутрь отдельных клеток в виде мельчайших разветвлений - трахеол, через которые осуществляется газообмен. Углекислый газ и водяные пары удаляются наружу через трахейную систему. Таким образом, трахейная система подменяет функции кровеносной системы в снабжении тканей кислородом. Роль кровеносной системы сводится к доставке тканям переваренной пищи и переносу от тканей к выделительным органам продуктов распада.
Кровеносная система в соответствии с особенностями органов дыхания развита сравнительно слабо, незамкнута, состоит из сердца и короткой неразветвленной аорты, отходящей от сердца к голове. Циркулирующая в кровеносной системе бесцветная жидкость, содержащая белые кровяные тельца, называется в отличие от крови гемолимфой. Она заполняет полость тела и промежутки между органами. Сердце трубковидное, находится на спинной стороне брюшка. В сердце имеется несколько способных пульсировать камер, в каждую из которых открывается пара отверстий, снабженных клапанами. Через эти отверстия внутрь сердца поступает кровь (гемолимфа). Пульсация камер сердца обусловивается сокращением особых крыловидных мышц. Кровь движется в сердце от заднего конца к переднему, затем поступает в аорту и из нее в полость головы, затем омывает ткани и по щелям между ними изливается в полость тела, в промежутки между органами, откуда через специальные отверстия (остии) попадает в сердце. Кровь насекомых бесцветная, или зеленовато-желтая (редко красная).
Нервная система достигает исключительно высокого уровня развития. Состоит из надглоточного узла, окологлоточных коннективов, подглоточного узла (он образовался в результате слияния трех ганглиев) и брюшной нервной цепочки, которая у примитивных насекомых состоит из трех грудных ганглиев и восьми брюшных. У высших групп насекомых происходит слияние соседних узлов брюшной нервной цепочки путем объединения трех грудных узлов в один крупный узел или брюшных узлов в два-три или один крупный узел (например, у настоящих мух или пластинчатоусых жуков).
Особенно сложно устроен надглоточный ганглий, который часто называют головным мозгом. Он состоит их трех отделов - переднего, среднего, заднего и имеет очень сложное гистологическое строение. Головной мозг иннервирует глаза и усики. В переднем его отделе наиболее важную роль играет такая структура, как грибовидные тела - высший ассоциативный и координирующий центр нервной системы. Поведение насекомых бывает очень сложным, носит четко выраженный рефлекторный характер, что также связано со значительным развитием головного мозга. Подглоточный узел иннервирует ротовые органы и передний отдел кишечника. Грудные ганглии иннервируют органы движения - ноги и крылья.
Насекомым свойственны очень сложные формы поведения, в основе которых лежат, инстинкты. Особенно сложные инстинкты характерны для так называемых общественных насекомых - пчел, муравьев, термитов.
Органы чувств достигают исключительно высокого уровня развития, что соответствует высокому уровню обшей организации насекомых. Представители этого класса имеют органы осязания, обоняния, зрения, вкуса и слуха.
В основе всех органов чувств лежит один и тот же элемент - сенсилла, состоящая из одной клетки или группы чувствительных рецепторных клеток, имеющих два отростка. Центральный отросток идет в центральную нервную систему, а периферический - в наружную часть, представленную различными кутикулярными образованиями. Строение кутикулярного футляра зависит от типа органов чувств.
Органы осязания представлены чувствительными волосками, разбросанными по всему телу. Органы обоняния расположены на усиках и нижнечелюстных щупиках.
Органы зрения играют ведущую роль для ориентации во внешней среде наряду с органами обоняния. Насекомые имеют простые и сложные (фасеточные) глаза. Сложные глаза состоят из огромного числа отдельных призм, или омматидиев, разделенных светонепроницаемым слоем. Такое строение глаз дает "мозаичное" зрение. Высшие насекомые имеют цветное зрение (пчелы, бабочки, муравьч), но оно отличается от зрения человека. Насекомые воспринимают в основном коротковолновую часть спектра: зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи.
Органы размножения находятся в брюшке. Насекомые - раздельнополые организмы, у них хорошо выражен половой диморфизм. У самок развиты пара трубчатых яичников, яйцеводы, придаточные половые железы, семяприемник и нередко яйцеклад. У самцов имеются пара семенников, семяпроводы, семяизвергательный канал, придаточные половые железы и копулятивный аппарат. Насекомые размножаются половым путем, большинство из них откладывает яйца, есть и живородящие виды, у них самки рождают живых личинок (часть тлей, оводы и др.).
Из отложенных яиц после определенного периода эмбрионального развития выходят личинки. Дальнейшее развитие личинок у насекомых различных отрядов может происходить с неполным или полным превращением (табл. 16).
Жизненный цикл. Насекомые - раздельнополые животные с внутренним оплодотворением. По типу постэмбрионального развития отличают насекомых с неполным (у высоко организованных) и с полным (у высших) метаморфозом (превращением). Полный метаморфоз включает стадии яйца, личинки, куколки и имаго.
У насекомых с неполным превращением из яйца выходит молодая особь, близкая по строению к взрослому насекомому, но отличающаяся от него отсутствием крыльев и недоразвитием половых органов, - нимфа. Нередко их называют личинками, что не вполне точно. Условия обитания ее сходны со взрослыми формами. После нескольких линек насекомое достигает предельных размеров и превращается во взрослую форму - имаго.
У насекомых с полным превращением из яиц выходят личинки, резко отличающиеся по строению (имеют червеобразное тело) и по среде обитания от взрослых форм; так, личинка комаров живет в воде, а имагинальные формы в воздушной среде. Личинки растут, проходят ряд стадий, отделенных друг от друга линьками. При последней линьке образуется неподвижная стадия - куколка. Куколки не питаются. В это время происходит метаморфоз, личиночные органы подвергаются распаду, а взамен их развиваются органы имаго. По завершении метаморфоза из куколки выходит половозрелая окрыленная особь.
Таб 16. Развитие насекомых Тип развития
Надотряд I. Насекомые с неполным превращением
Неполное превращение
Надотряд 2. Насекомые с полным превращением
Полное превращение
Количество стадий 3 (яйцо, личинка, взрослое насекомое) 4 (яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое)
Личинка Похожа на взрослое насекомое внешним строением, образом жизни и питанием; отличается меньшими размерами, крылья отсутствуют или развиты неполностью Отличается от взрослого насекомого внешним строением, образом жизни и питанием
Куколка Отсутствует Имеется (в неподвижной куколке происходит гистолиз личиночных и гистогенез взрослых тканей и органов)
Отряд
Отряд прямокрылые (Orthoptera)
Отряд таракановые (Blattoidea)
Отряд вши (Anoplura)
Отряд хоботные (Rhynchota)
Отряд жестокрылые, или жуки (Coleoptera)
Отряд чешуекрылые, или бабочки (Lepidoptera)
Отряд перепончатокрылые (Hymenoptera)
Отряд блохи (Aphaniptera)
Отряд двукрылые (Diptera)
Полезные насекомые
Медоносная, или домашняя, пчела [показать]
Тутовый шелкопряд [показать]
Если бы можно было точно подсчитать вред и пользу насекомых для народного хозяйства, то, возможно, польза значительно превысила бы убытки. Насекомые обеспечивают перекрестное опыление около 150 видов культурных растений - садовых, гречихи, крестоцветных, подсолнечника, клевера и др. Без насекомых они не давали бы семян и погибли бы сами. Аромат и окраска высших цветковых растений выработались в процессе эволюции как специальные сигналы для привлечения пчелиных и других насекомых-опылителей. Велико санитарное значение таких насекомых, как жуки-могильщики, навозники, и некоторых других. В Австралию специально завозили навозников из Африки, потому что без них на пастбищах скоплялось большое количество навоза, что мешало росту травы.
Насекомые играют значительную роль в процессах почвообразования. Почвенные животные (насекомые, многоножки и др.) разрушают опавшую листву и другие растительные остатки, усваивая лишь 5-10% их массы. Однако экскременты этих животных почвенные микроорганизмы разлагают быстрее, чем механически измельченные листья. Почвенные насекомые вместе с дождевыми червями и другими обитателями почвы играют весьма важную роль в ее перемешивании. Лаковые червецы из Индии и Юго-Восточной Азии выделяют ценный технический продукт - шеллак, другие виды червецов - ценную природную краску кармин.
Вредные насекомые
Многие виды насекомых повреждают сельскохозяйственные и лесные культуры, только на Украине зарегистрировано до 3000 видов вредителей.
Хрущ майский [показать]
Колорадский картофельный жук [показать]
Обыкновенный свекловичный долгоносик [показать]
Клоп вредная черепашка [показать]
Озимая совка [показать]
Капустница [показать]
Древоточец ивовый [показать]
Многие насекомые, особенно с колюще-сосущим ротовым аппаратом, переносят возбудителей различных заболеваний.
Малярийный плазмодий [показать]
Мухи переносят возбудителей дизентерии, брюшного тифа и др. кишечных инфекций, трипаносомоза - африканской сонной болезни человека и пр.
Вши переносят возбудителей сыпного и возвратного тифа
Блохи переносят возбудителя чумы.
Характер повреждений растительных тканей зависит от строения ротового аппарата вредителя. Насекомые с грызущими ротовыми органами отгрызают или выедают участки листовой пластинки, стебля, корня, плодов или прокладывают в них ходы. Насекомые с колюще-сосущим ротовым аппаратом прокалывают покровные ткани животных или растений и питаются кровью или клеточным соком. Они наносят непосредственный вред растению или животному, а также часто переносят возбудителей вирусных, бактериальных и других заболеваний. Ежегодные потери в сельском хозяйстве от вредителей составляют около 25 млрд. руб., в частности, ущерб от вредных насекомых в нашей стране ежегодно составляет в среднем 4,5 млрд. руб., в США - около 4 млрд. долларов.
К опасным вредителям культурных растений в условиях Украины относится около 300 видов, в частности хрущи, личинки жуков-щелкунов, медведка, хлебные жуки-кузьки, колорадский картофельный жук, обыкновенный свекловичный долгоносик, клопы-черепашки, луговой и стеблевой мотыльки, озимая и капустная совки, боярышница, непарный шелкопряд, кольчатый шелкопряд, яблонная плодожорка, американская белая бабочка, свекловичная корневая тля и др.
Борьба с вредными насекомыми
Для борьбы с вредными насекомыми разработана комплексная система мероприятий - профилактических, в том числе агро- и лесотехнических, механических, физических, химических и биологических.
Профилактические мероприятия заключаются в соблюдении определенных санитарно-гигиенических норм, препятствующих массовому размножению вредных насекомых. В частности, своевременная уборка или уничтожение отбросов, мусора способствует уменьшению количества мух. Осушение болот ведет к снижению численности комаров. Большое значение имеет также соблюдение правил личной гигиены (мытье рук перед едой, тщательное мытье фруктов, овощей и т. д.).
Агротехнические и лесохозяйственные мероприятия, в частности уничтожение сорняков, правильные севообороты, правильная подготовка почвы, применение здорового и осадочного материала, предпосевная очистка семян, хорошо организованный уход за культурными растениями, создают неблагоприятные условия для массового размножения вредителей.
Механические мероприятия заключаются в непосредственном уничтожении вредных насекомых вручную или с помощью специальных приспособлений: мухоловок, клейких лент и по ясов, ловчих канавок и т. п. Зимой в садах снимают с деревьев и сжигают зимующие гнезда гусениц боярышницы и златогузки.
Физические мероприятия - использование для уничтожения насекомых некоторых физических факторов. Многие ночные бабочки, жуки, двукрылые летят на свет. С помощью особых приборов - световых ловушек - можно своевременно узнать о появлении некоторых вредителей и начать борьбу с ними. Для обеззараживания плодов цитрусовых, зараженных средиземноморской плодовой мухой, их подвергают охлаждению. Амбарных вредителей уничтожают с помощью токов высокой частоты.
Особенное значение поэтому приобретает интегрированная борьба с вредителями, предусматривающая сочетание химического, биологического, агротехнического и других методов защиты растений при максимальном использовании агротехнического и биологического методов. В интегрированных методах борьбы предусматривают проведение химических обработок только в очагах, грозящих резким повышением численности вредителя, а не сплошную обработку всех площадей. С цнлью охраны природы предусматривается широкое применение биологических средств защиты растений.
Одно из важных направлений биологического метода - охрана энтомофагов. Биологический метод борьбы предусматривает также использование возбудителей грибковых, бактериальных и вирусных болезней вредных насекомых. В настоящее время в нашей стране применяются бактериальные препараты энтобактрин и дендробациллин.
Все знают, что насекомые никогда не пребывают в состоянии полного покоя, а пытаются улучить любую свободную секунду, чтобы быстро и тщательно почистить свои усики — чувствительные антеннообразные придатки разнообразной формы, соединенные с передними сегментами членистоногих. Различные виды насекомые используют разные способы приведения в порядок усиков, используя разные движения и разные пары ног, но, что заставляет их беспрерывно заниматься антенным грумингом, даже находясь в стерильно чистых лабораторных помещениях, где нет никаких химических загрязнителей и пыли, до сих пор оставалось непонятным.
Группа энтомологов из Университета Северной Каролины, вооруженная газовым хроматографом, электронным микроскопом и тюбиком суперклея, решила наконец-то избавить взрослых от мучительных поисков ответа на задаваемый детьми вопрос, зачем насекомым требуется непрерывно чистить усики, и опубликовала результаты своего исследования в Proceedings of the National Academy of Sciences. Последние могут быть использованы при разработке более совершенных и безопасных для окружающей среды инсектицидов.
В качестве подопытного насекомого авторы выбрали отлично всем знакомого американского таракана Periplaneta americana — космополита, завезенного в Северную Америку из Африки, а затем широко распространившегося и по всем прочим континентам. Как и все членистоногие, тараканы уделяют много внимания состоянию своих усов, регулярно с помощью передней пары ног пригибая их ко рту и методично очищая каждый сегмент чувствительных антенн от основания до кончиков.
Чтобы выяснить, чем именно грязные усы таракана отличаются от чистых, перманентные действия насекомых по приведению антенн в порядок нужно было как-то прекратить хотя бы на непродолжительное время.
Для этого тараканов помещали на некоторое время в тесные контейнеры, где им сложно было развернуться, чтобы заняться привычной гигиеной, либо фиксировали один из усиков капелькой геля с цианоакрилатом, либо заклеивали этим гелем подвижные части ротового аппарата.
Как выяснилось, на нечищенных в течение суток усах таракана скапливается в 3—4 раза больше защитных липидов, чем на чищеных.
«Понятно, что насекомые вынуждены постоянно счищать с сенсорных придатков частички пыли и разные химические загрязнители. Сложней объяснить, зачем им требуется постоянно счищать с них собственные секреторные выделения, выполняющие важные функции, в том числе защитные», — комментирует результаты опытов один из авторов статьи Коуби Шел.
Сенсорные щетинки обонятельных пор американского таракана. А — на нечищенных антеннах, B — на зачищенных, С — на искусственно (химически) зачищенных. D--F: то же, только в случае феромон-чувствительных рецепторов. G--I: те же поры, только с большим увеличением, хорошо видно, что поры рецепторов покрыты липидами до груминга, частично очищены после и полностью открыты после химического очищения; J--L: другие обонятельные рецепторы — до груминга, после груминга, искусственно очищенные. // PNAS
PNASС помощью электроантеннограммы была измерена чувствительность грязных и чистых тараканьих усов к различным запахам, в том числе к перипланону-Б — открытому еще в 1952 году тараканьему феромону, посредством которого общаются между собой мужские и женские особи. Оказалось, что антенны, которые таракан не чистил сутки, демонстрируют в пять раз меньшую чувствительность к запахам, чем те, на которые таракан регулярно «наводит марафет». Схожую картину энтомологи наблюдали, проведя такие же эксперименты над муравьями, домашними мухами и Blatella germanica, европейским рыжим собратом американского таракана, известным в просторечии как прусак.
Даже в отсутствие внешних загрязнителей антенны насекомых существенно теряют свою чувствительность из-за кожных липидов, которые, скапливаясь на поверхности усов, постепенно забивают микроскопические поры, через которые летучие молекулы проникают к рецепторным клеткам.
Безостановочно счищая излишки секреторных жиров, насекомые поддерживают баланс между протекторной функцией липидов и доступом внешних раздражителей к рецепторам.
Таким образом, методичная чистка усиков необходима насекомым не только для того, чтобы удалять с антенн внешние загрязнители, но и для регуляции сенсорной чувствительности, поскольку кожные липиды помимо защитной выполняют и транспортные функции, улавливая и доставляя пахучие молекулы к рецепторам.
Зная это, можно разработать более безопасные инсектициды, которые проникнут в организм тараканов не через толстый хитиновый покров, а прилипнут к липидной пленке во время антенного груминга, когда насекомое чистит свои усы, счищая с них лишнюю жировую пленку.