для пищеварительной системы насекомых характерно отсутствие чего
Класс насекомые
Класс насекомые лидирует по числу видов среди всех животных. На настоящее время описано около 1,1 млн. видов насекомых, при том факте, что истинное число видов оценивается от 2 до 8 млн. разными исследователями. Можно смело заявить, что половина (скорее всего, гораздо больше) видов насекомых еще не изучены.
Строение насекомых
Три пары ходильных ног крепятся к груди. Членистая конечность насекомого оканчивается двумя коготками, между которыми иногда располагаются присоски. Конечности насекомых разнятся по выполняемой функции, в соответствии с ней получая свои названия: копательная, бегательная, прыгательная, плавательная, собирательная.
У большинства насекомых имеются слюнные железы. Насекомые обладают самыми разнообразными сложноустроенными ротовыми аппаратами. Строение ротового аппарата отражает способ питания. Ниже вы видите таблицу, отражающую многообразие ротовых аппаратов у насекомых.
Для насекомых характерен незамкнутый (лакунарный) тип кровеносной системы. Кровь свободно движется по лакунам (синусам), непосредственно омывая внутренние органы и ткани. Функцию сердца выполняет спинной сосуд: благодаря его сокращениям кровь перекачивается из задней части тела в переднюю.
Функционирование сосуда-сердца схоже с таковым у ракообразных. В момент расслабления сосуда-сердца через отверстия (остии) кровь наполняет его, а в момент сокращения (систолы) кровь выталкивается в артерии, затем попадает в полость тела, омывает органы и ткани.
Внутреннюю среду насекомых составляет гемолимфа, представляющая собой бесцветную или желтоватую жидкость. В гемолимфу из кишечника всасываются питательные вещества, после чего доставляются к клеткам организма. В нее же удаляются побочные продукты обмена веществ.
Как вы помните, перед насекомыми стоит сложная задача: максимально сохранить воду в организме. Мальпигиевы сосуды этому способствуют: в них поступают продукты обмена веществ из гемолимфы в виде суспензии. По мере продвижения по мальпигиевым сосудам, из суспензии всасывается вся вода обратно в гемолимфу, а продукты обмена веществ (кристаллы мочевой кислоты) в сухом виде поступают в кишку и выводятся из организма с экскрементами.
Органы чувств развиты хорошо. Глаза простые или сложные (фасеточные), одна пара усиков (антенн), на которых располагаются органы обоняния и осязания. Имеются органы вкуса, локализующиеся на щупиках нижней губы и нижней челюсти.
Такое прогрессивное развитие нервной системы заложило фундамент для появления у насекомых сложнейших и удивительных рефлексов. Среди всех беспозвоночных только насекомые отличаются общественным (социальным) образом жизни: они совместно строят гнездо, ухаживают за потомством, разделяют обязанности среди членов семьи. Общественными насекомыми являются пчелы, осы, муравьи, шмели.
Заметим, что в переднем отделе мозга расположены грибовидные тела, ассоциативные центры головного мозга. Особенно хорошо развиты грибовидные тела у насекомых, ведущих общественный образ жизни, что связано с их сложным поведением.
Развитие может быть прямым или непрямым. Запомните, что у всех насекомых развитие непрямое.
Логично предположить, что у насекомых с неполным превращением личинка напоминает взрослую особь, но меньше ее в размерах. У насекомых с полным превращением, которое сопровождается метаморфозом (гусеница становится бабочкой), личинка совершенно не похожа на взрослую особь, разительно отличается от нее по строению и функциям.
Партеногенез встречается у следующих насекомых: тли, муравьи, пчелы, осы, шмели, тутовый шелкопряд. Партеногенез относится именно к половому (а не бесполому) типу размножения, поскольку новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (женской гаметы). Данный процесс играет важную роль: он значительно увеличивает темпы роста популяции, регулирует соотношение женских и мужских особей, обеспечивает продолжение существования вида.
Значение насекомых
Некоторые насекомые определенно приносят человеку больше вреда, чем пользы:
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Пищеварительная система насекомых
Пищеварительная система насекомых – это совокупность органов, отвечающих за переваривание пищи; она включает в себя кишечный канал и впадающие в него на разных уровнях железы.
Кишечник насекомых
Схематичное строение кишечного канала насекомого
1 – передняя кишка, 2 – средняя кишка, 3 – задняя кишка
Строение кишечного канала
Кишечный канал состоит их трех основных отделов:
Все три отдела кишечника имеют различное происхождение, поэтому их строение также отличается. Передняя и задняя кишка имеют хитиновую выстилку, а в средней кишке ее нет.
На протяжении кишечного канала имеются три клапана:
Перед передней кишкой в кишечный канал выводят свои протоки слюнные железы. В области расположения ректального клапана располагаются органы выделения – мальпигиевы сосуды, которые открываются в заднюю кишку. Также там находятся ректальные железы. [3][1]
Передняя кишка
Строение передней кишки:
1 – слюнные железы, 2 – глотка, 3 – пищевод, 4 – зоб,
5 – провентрикулус, 6 – кардиальный клапан,
Передняя кишка
Впереди передней кишки располагается глотка, имеющая мускулистые стенки. У ряда насекомых (например, вшей) она представлена глоточным насосом. Из глотки пища переходит в тонкую трубку – пищевод, который у некоторых затем впадает в расширенный отдел кишечного канала – зоб. У ряда таксонов на своем протяжении пищевод имеет выросты стенок – дивертикулы. Многие также имеют пищевой резервуар – мешок, соединенный с пищеводом посредством небольшого канала. [1]
Зоб, дивертикулы и пищевой резервуар служат образованиями, в которых происходит накопление пищи для ее обрабатывания ферментами. К примеру, пчелы собирают в зобу нектар с цветков, чтобы он преобразовался в мед, а хищники (некоторые жужелицы) удерживают здесь животную пищу, чтобы полноценно переварить сложные для усвоения белки. В перечисленных отделах не происходит всасывания, основная их функция заключается в проведении пищи к ниже лежащим структурам. [1]
Следующая, наиболее функциональная часть передней кишки носит название мышечный желудок (провентрикулус). Здесь расположены развитые кольцевые мышцы и имеются кутикулярные зубцы. Функция мышечного желудка – механическая: поступившие пищевые частицы измельчаются и растираются его стенками. Из выше лежащих отделов в провентрикулус поступают отдельные частицы пищи, которые «пережевываются» и отправляются ниже, через кардиальный клапан в среднюю кишку. [1] (фото)
Перитрофическая мембрана
1 – кардиальный клапан,
2 – перитрофическая мембрана
Средняя кишка
Кардиальный клапан вдается в среднюю кишку круговой складкой. Этот клапан, вероятнее всего, является препятствием для обратного тока пищи вверх по кишечному каналу. Впрочем, если это так, то его работа не совершенна, так как в принципе обратный заброс возможен.
Перитрофическая мембрана. У ряда насекомых кардиальный клапан участвует в образовании так называемой перитрофической мембраны, расположенной на внутренней поверхности средней кишки. Эта мембрана имеет сложное строение, состоит из сети микрофибрилл и белково-хитиновой пленки небольшой толщины. Через нее в обе стороны легко проходят вода и растворы минеральный солей, а крупные молекулы фильтруются ею только в одном направлении: усваиваясь стенкой кишечника после переваривания. В полость средней кишки через мембрану могут быть выделены ферменты. [1]
Перитрофическая мембрана может существовать в двух формах: обычной и зональной. Обычная мембрана выделяется всей поверхностью выстилки средней кишки и «отслаивается» от эпителия. Зональный тип мембраны отличается тем, что она выделяется небольшим, узким участком клеток кардиального клапана (это происходит у личинок двукрылых, некоторых взрослых мух, уховерток, термитов). (фото) Пища, измельченная в передней кишке, обволакивается перитрофической мембраной и переваривается, поступив в среднюю кишку. Затем питательные компоненты всасываются через стенку кишечника. [1]
Cредняя кишка, подобно тонкому кишечнику у животных, представлена трубкой, в переднем и заднем конце которой имеются слепые выросты («карманы»), увеличивающие площадь всасывания. Иногда она может образовывать петли и изгибы, а у представителей высших двукрылых она имеет вид плотной двойной спирали. Чем хуже усваиваются питательные вещества, тем длиннее средняя кишка, так как тем больше «сил» требуется для расщепления некоторых пищевых компонентов.
Средняя кишка выстлана столбчатыми клетками, среди которых рассеяны крипты, или регенеративные гнезда – участки, в которых находятся активно делящиеся клетки, обновляющие эпителий. [1][3]
Задняя кишка
В нижней части средней кишки расположен пилорический клапан, которым она отделена от задней кишки. Последняя разделяется на два отдела:
Между ними располагается ректальный клапан. Задняя кишка, подобно передней, покрыта кутикулярной выстилкой, через которую проходят вода, минеральные соли и ряд органических соединений. Это значит, что она, не являясь основным местом усвоения питательных веществ, все же участвует в процессах всасывания (аналогично толстому кишечнику у животных и человека). Мышечные волокна стенки задней кишки представлены двумя видами: тонкие продольные и толстые кольцевые. [1]
В верхней части кишки, сразу за пилорическим клапаном, находятся места впадения в нее мальпигиевых сосудов. Ниже этого участка расположен сфинктер – мышечный жом, препятствующий возврату содержимого задней кишки в среднюю. Главная «задача» этого отдела заключается в формировании экскрементов, что достигается всасыванием жидкости. [1]
Выстилка задней кишки сформирована кубическим эпителием. В ее стенке обычно находятся 6-8 ректальных желез, всасывающих воду. Особенно сложное строение имеют они у Двукрылых, у которых они способны к ритмической пульсации. Некоторые червецы отличаются наличием ректальной ампулы – слепого выроста прямой кишки, которая срастается с передней кишкой в образование под названием фильтрационная камера. [1]
Пищеварительная система насекомых
Строение кишечного канала
Кишечный канал состоит их трех основных отделов:
Все три отдела кишечника имеют различное происхождение, поэтому их строение также отличается. Передняя и задняя кишка имеют хитиновую выстилку, а в средней кишке ее нет.
На протяжении кишечного канала имеются три клапана:
Перед передней кишкой в кишечный канал выводят свои протоки слюнные железы. В области расположения ректального клапана располагаются органы выделения – Мальпигиевы сосуды – органы выделения у насекомых.
Подробнее при переходе по ссылке
«>мальпигиевы сосуды, которые открываются в заднюю кишку. Также там находятся ректальные железы.
Передняя кишка
Впереди передней кишки располагается глотка, имеющая мускулистые стенки. У ряда насекомых (например, вшей) она представлена глоточным насосом. Из глотки пища переходит в тонкую трубку – пищевод, который у некоторых затем впадает в расширенный отдел кишечного канала – зоб. У ряда таксонов на своем протяжении пищевод имеет выросты стенок – дивертикулы. Многие также имеют пищевой резервуар – мешок, соединенный с пищеводом посредством небольшого канала.
Зоб, дивертикулы и пищевой резервуар служат образованиями, в которых происходит накопление пищи для ее обрабатывания ферментами. К примеру, пчелы собирают в зобу нектар с цветков, чтобы он преобразовался в мед, а хищники (некоторые жужелицы) удерживают здесь животную пищу, чтобы полноценно переварить сложные для усвоения белки. В перечисленных отделах не происходит всасывания, основная их функция заключается в проведении пищи к ниже лежащим структурам.
Следующая, наиболее функциональная часть передней кишки носит название мышечный желудок (провентрикулус). Здесь расположены развитые кольцевые мышцы и имеются кутикулярные зубцы. Функция мышечного желудка – механическая: поступившие пищевые частицы измельчаются и растираются его стенками. Из выше лежащих отделов в провентрикулус поступают отдельные частицы пищи, которые «пережевываются» и отправляются ниже, через кардиальный клапан в среднюю кишку.
Средняя кишка
Кардиальный клапан вдается в среднюю кишку круговой складкой. Этот клапан, вероятнее всего, является препятствием для обратного тока пищи вверх по кишечному каналу. Впрочем, если это так, то его работа не совершенна, так как в принципе обратный заброс возможен.
Перитрофическая мембрана. У ряда насекомых кардиальный клапан участвует в образовании так называемой перитрофической мембраны, расположенной на внутренней поверхности средней кишки. Эта мембрана имеет сложное строение, состоит из сети микрофибрилл и белково-хитиновой пленки небольшой толщины. Через нее в обе стороны легко проходят вода и растворы минеральный солей, а крупные молекулы фильтруются ею только в одном направлении: усваиваясь стенкой кишечника после переваривания. В полость средней кишки через мембрану могут быть выделены ферменты.
Перитрофическая мембрана может существовать в двух формах: обычной и зональной. Обычная мембрана выделяется всей поверхностью выстилки средней кишки и «отслаивается» от эпителия. Зональный тип мембраны отличается тем, что она выделяется небольшим, узким участком клеток кардиального клапана (это происходит у Личинка (или larva) – неполовозрелая фаза послезародышевого развития, в течение которой у членистоногих происходят основные процессы роста.
Подробнее при переходе по ссылке
«>личинок двукрылых, некоторых взрослых мух, уховерток, термитов). Пища, измельченная в передней кишке, обволакивается перитрофической мембраной и переваривается, поступив в среднюю кишку. Затем питательные компоненты всасываются через стенку кишечника.
Cредняя кишка, подобно тонкому кишечнику у животных, представлена трубкой, в переднем и заднем конце которой имеются слепые выросты («карманы»), увеличивающие площадь всасывания. Иногда она может образовывать петли и изгибы, а у представителей высших двукрылых она имеет вид плотной двойной спирали. Чем хуже усваиваются питательные вещества, тем длиннее средняя кишка, так как тем больше «сил» требуется для расщепления некоторых пищевых компонентов.
Средняя кишка выстлана столбчатыми клетками, среди которых рассеяны крипты, или регенеративные гнезда – участки, в которых находятся активно делящиеся клетки, обновляющие эпителий.
Задняя кишка
В нижней части средней кишки расположен пилорический клапан, которым она отделена от задней кишки. Последняя разделяется на два отдела:
Между ними располагается ректальный клапан. Задняя кишка, подобно передней, покрыта кутикулярной выстилкой, через которую проходят вода, минеральные соли и ряд органических соединений. Это значит, что она, не являясь основным местом усвоения питательных веществ, все же участвует в процессах всасывания (аналогично толстому кишечнику у животных и человека). Мышечные волокна стенки задней кишки представлены двумя видами: тонкие продольные и толстые кольцевые.
В верхней части кишки, сразу за пилорическим клапаном, находятся места впадения в нее Мальпигиевы сосуды – органы выделения у насекомых.
Подробнее при переходе по ссылке
«>мальпигиевых сосудов. Ниже этого участка расположен сфинктер – мышечный жом, препятствующий возврату содержимого задней кишки в среднюю. Главная «задача» этого отдела заключается в формировании экскрементов, что достигается всасыванием жидкости.
Выстилка задней кишки сформирована кубическим эпителием. В ее стенке обычно находятся 6-8 ректальных желез, всасывающих воду. Особенно сложное строение имеют они у Двукрылых, у которых они способны к ритмической пульсации. Некоторые червецы отличаются наличием ректальной ампулы – слепого выроста прямой кишки, которая срастается с передней кишкой в образование под названием фильтрационная камера.
Пищеварение у насекомых
Скорость переваривания пищи у насекомых сильно отличается даже у представителей близких групп. Так, у Американского таракана она составляет около 20 часов, у прусака – 3 часа.
У ряда равнокрылых, питающихся сладкими соками растений, кишечный канал устроен таким образом, что в его начале «балластные» углеводы всасываются и выделяются в конечную часть пищеварительного тракта. Это приводит к выделению жидких сладких экскрементов – так называемой пади, что наблюдается у тлей. Именно поэтому тли «дружат» с муравьями, которые используют падь как источник пищи.
У некоторых насекомых задняя кишка имеет дополнительные функции: например, она является местом обитания симбионтов: бактерий, грибов, простейших, которые участвуют в выработке ферментов, витаминов, аминокислот, стеролов и др.
У многих зимующих насекомых, а также паразитических перепончатокрылых экскременты постепенно накапливаются в задней кишке перед зимовкой, а опорожнение пищеварительного канала происходит лишь весной.
Пищеварительная система насекомых кратко
Пищеварительная система насекомых
Пищеварительная система насекомых состоит из кишечного канала и функционально с ним связанных слюнных желез (рис. 2, 5).
Рис. 5. Пищеварительная система. А – жужелицы; Б – черного таракана: 1 – пищевод, 2 – слюнная железа, 3 – ее резервуар, 4 – зоб, 5 – мышечный желудок, 6 – средняя кишка, 7 – ее слепые отростки, 8 – мальпигиевы сосуды, 9 – задняя кишка; 10 – прямая кишка
Кишечный канал начинается ротовым отверстием в головном отделе тела и заканчивается анальным отверстием на конце брюшка. Канал состоит из трех отделов: переднего, среднего и заднего. Передний и задний отделы образовались при впячивании наружного зародышевого листка – эктодермы во время развития зародыша и внутри выстланы содержащей хитин кутикулой; средний отдел образован из внутреннего зародышевого листка – энтодермы, и его внутренние стенки выстланы клетками железистого эпителия.
Рис. 6. Продольный срез через голову таракана (мышцы продольно заштрихованы): 1 – предротовая полость; 2 – верхняя губа; 3 – ее мышца; 4 – подглоточник; 5 – цибарий; 6 – саливарий; 7 – ротовое отверстие; 8 – глотка; 9 – пищевод; 10 – проток слюнной железы; 11 – надглоточный узел (головной мозг); 12 – подглоточный узел; 13 – лобный узел; 14 – возвратный нерв; 15 – кардиальные тела; 16 – прилежащие тела; 17 – аорта.
Передний отдел, или передняя кишка, подразделен на глотку, пищевод и преджелудок, или мышечный желудок и зоб (рис. 6). Пищевод в виде длинной и тонкой трубки часто без резкой границы переходит в объемистый тонкостенный зоб, который служит резервуаром для накопления и переваривания (но не всасывания) пищи. У некоторых чешуекрылых и двукрылых зоб обособлен от пищевода и соединяется с ним узким протоком. Мышечный желудок, если он развит, имеет сильную мускулатуру и изнутри несет хитиновые зубцы (рис. 7). Его функция – механическая обработка пищи.
Предполагают, что он служит для дополнительного размельчения пищи (таракановые, кузнечики, некоторые личинки усачей), для передачи пищи в среднюю кишку (пчелиные) и пищеварительных ферментов из средней кишки в зоб и пищевод (жуки, жужелицы) и т.д. Передняя кишка заканчивается кардиальным клапаном, часто свисающим в просвет средней кишки. Этот клапан регулирует поступление пищи и связан с формированием перитрофической оболочки.
Средняя кишка имеет различную форму и объем. Средняя кишка не подразделена на отделы, выложена изнутри железистым эпителием и называется желудком. В простейшем случае она представляет собой трубку (первичнобескрылые, многие бабочки, комары и их личинки); у медоносной пчелы она удлинена, имеет кольцевые складки и образует изгиб; у жуков навозников средняя кишка закручена спирально в несколько оборотов. Объем средней кишки у насекомых часто увеличивается и за счет образования слепых отростков (прямокрылые, личинки некоторых пластинчатоусых).
В средней кишке происходит выделение пищеварительных ферментов и всасывание пищи. Кроме того, у многих насекомых эпителий средней кишки выделяет перитрофическую оболочку, которая защищает клетки эпителия от повреждения частицами пищи и обеспечивает более полное использование ферментов, проникающих через эту оболочку. Клетки эпителия возобновляются за счет регенеративных клеток, расположенных группами; часто они углублены и образуют крипты, выступающие над поверхностью кишки.
У представителей отряда полужесткокрылые средняя кишка подразделена на отделы. Например, у клопа вредной черепашки она состоит из четырех отделов, причем выделение пищеварительных ферментов происходит в первых трех, максимально – в первом отделе, всасывание в третьем, а четвертый отдел служит главным образом вместилищем микроорганизмов симбионтов, принимающих участие в переваривании пищи. У многих равнокрылых конец передней кишки или начало средней соприкасается с концом средней или началом задней кишки. Через образовавшуюся фильтрационную камеру избыток воды с частью растворенных Сахаров переходит в заднюю кишку и выбрасывается наружу в виде пади, или медвяной росы, а белки и другие высокомолекулярные соединения задерживаются и попадают в среднюю кишку.
Задняя кишка начинается коротким пилорическим клапаном, куда впадают мальпигиевы сосуды. У большинства насекомых задняя кишка включает в себя тонкую, толстую и прямую кишки, между которыми находится ректальный клапан. Степень обособления этих вторичных отделов различна у разных групп насекомых.
У многих клопов не выражена тонкая кишка, у личинок некоторых долгоножек, питающихся древесиной, непарный вырост тонкой кишки является «бродильной камерой», где, вероятно, проходит процесс переваривания клетчатки и т.д. Основными функциями задней кишки являются: отсасывание воды из остатков пищевой массы, формирование экскрементов и выведение их наружу через анальное отверстие.
Особенности питания и пищеварения. Пища, поступающая в организм насекомого в виде сложных высокомолекулярных соединений, для ее усвоения нуждается в переработке. Эта переработка осуществляется механическим и биохимическим путем. Механическая переработка твердой пищи заключается в размельчении ее грызущими ротовыми органами и в ряде случаев с помощью мышечного желудка.
Биохимическая переработка связана с расщеплением основных компонентов пищи – белков, жиров иуглеводов. Первый этап этого процесса начинается уже в ротовой полости и пищеводе, где на пищу действуют ферменты слюнных желез. Например, глоточная железа пчелы – главный источник инвертазы при расщеплении сахарозы на глюкозу и фруктозу меда. Однако основным местом переваривания и всасывания пищи является средняя кишка.
Источниками ферментов, осуществляющих расщепление пищи, т.е. являющихся катализаторами, служат клетки эпителия. Они продуцируют карбогидразы, гидролизующие сложные сахара, т.е. поли- и дисахариды, до моносахаридов, протеазы, расщепляющие белки до дипептидов и аминокислот, и липазы, отщепляющие жирные кислоты от молекул жиров (липидов). Только продукты окончательного гидролиза основных компонентов пищи могут всасываться стенками кишечника и попадать в кровь.
В зависимости от пищевой специализации насекомых меняется и соотношение различных групп ферментов. Так, у хищников преобладают протеолитические ферменты, у растительноядных форм – карбогидразы. Протеолитические ферменты расщепляют белок, липотические – расщепляют жир, карболитические, ферменты гидролизируют углеводы. Протелитические, липолитические и карболитические ферменты специализированы на гидролизе строго определенных белков, жиров и углеводов. Набор ферментов в железистой системе насекомого определяется его пищевым режимом.
Пища при приеме смачивается выделениями слюнных желез, содержащих амилазы, под их действиием крахмал пищи расщепляется до моносахара – глюкозы. Это происходит в передней кишке. В средней кишке гидролизу подвергаются белки, жиры и углеводы. Белки расщепляются до аминокислот, но они не являются уже коллоидными веществами и поэтому легко диффундируют через клеточную оболочку и всасываются стенками кишечника.
Жиры под действием липаз расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Кислоты со щелочами образуют соли, т.е. мыла. Они хорошо растворимы в воде и легко усваиваются стенками кишечника. Некоторые насекомые выделяют специальные ферменты, расщепляющие такие трудноперевариваемые вещества, как клетчатка (целлюлоза у личинок усачей) или роговое вещество (кератиназа у личинок кожеедов) и т.д. Часто клетчатку разрушают симбиотические бактерии и простейшие, живущие в кишечнике некоторых насекомых (термитов, личинок хрущей и др.).
Если пища содержит такие вещества, как древесина, воск, то они перевариваются собственными ферментами, а иногда ферментами, живущих в кишечнике симбионтов – бактерий и простейших. Гидролизируя пищу для себя, они дают возможность усвоения пищи и насекомыми-хозяевами. Проникновение симбиотических микроорганизмов в организм насекомого происходит вместе с пищей или от матери через ее яичники.
Обработка пищи ферментами часто наблюдается еще до поступления ее в полость кишечного канала. Это явление получило название внекишечного пищеварения.Например, клопы черепашки вводят в зерно злаков при проколе ферменты слюны, которые осуществляют биохимические изменения в содержимом зерна (в частности, разрушают клейковину), облегчая его всасывание. Еще ярче выражено внекишечное пищеварение у хищных насекомых. Так, личинки златоглазок и других сетчатокрылых вводят в тело жертвы пищеварительные ферменты через каналы в челюстях, а через несколько минут по тем же каналам происходит всасывание гидролизованной пищи.
У большинства отрядов насекомых в области средней кишки отмечена слабокислая реакция, близкая к нейтральной, рН от 6 до 7. Исключение составляют чешуекрылые и двукрылые. У чешуекрылых реакция щелочная, достигающая у гусениц тутового шелкопряда, например, 10,3; у двукрылых, наоборот, кислая – до 3,65 у личинок комнатной мухи и даже до 2,8 – у личинок каллифоры красноголовой.
Отыскивая пищу, растениеядные насекомые реагируют на определенные химические компоненты растений. Стимулами, привлекающими или отталкивающими насекомое, могут быть различные органические соединения, которые содержатся в пище, но часто не имеют питательной ценности. При этом различают пищевые аттрактанты, антифиданты и репелленты.
Пищевыми аттрактантами называют химические вещества, привлекающие данный вид насекомого. Глюкозиды горчичного масла – синигрин и прогоинтрин – соответственно привлекают белянок и капустную моль, терпены, содержащиеся в коре хвойных деревьев, привлекают короедов, и заболонников (например, α-терпинол – соснового лубоеда) и т.д.
Антифиданты, или антифидинги, подавляют или не допускают питания насекомых на источнике пищи. При обработке растений даже малыми количествами антифидантов насекомые, находящиеся на растении, прекращают питание и часто погибают от голода. К ним относятся алкалоиды, алкалоид-глюкозиды, фенольные соединения, такие, как никотин, томатин, таннины, а также терпеноиды, комплексные соединения меди, оловоорганические антифиданты.
Так, тетратерпен азадирахтин в виде фракций масла, извлеченного из широко распространенного в Индии дерева мелия азадирахта, обладал высокой антифидантной активностью для некоторых видов совок и пустынной саранчи схистоцерки; имаго колорадского жука в течение 14 дней практически полностью отвергали листья картофеля, обработанные таннином; оксинолин-медь, медный купорос в концентрации 0,05 моль/л заметно угнетали питание гусениц последнего возраста капустной совки, а в концентрации 0,01моль/л — личинок колорадского жука и т.д.
Близки по своему действию и репелленты, т.е. вещества, отпугивающие насекомых и других животных. Высокую активность (коэффициент репеллентности свыше 80% в течение двух недель) выявлен у двуалкилированных эфиров миндальной кислоты для малого мучного хрущака.
Кратковременно, лишь в течение нескольких часов, действуют диметилфталат и дибутилфталат, отпугивающие от человека и жи-вотных кровососущих двукрылых насекомых. Разработаны также композиции репеллентов, отпугивающие мышевидных грызунов и зайцев от плодовых деревьев и птиц от высеянных семян.
Пищеварительная система насекомых: строение
Пища насекомых может быть твердая или жидкая. В зависимости от этого пищеварительная система имеет свои особенности.
Пищеварительный канал начинается ротовым отверстием и заканчивается на последнем сегменте анальным отверстием. Он состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишки. Длина кишечника различна, у сосущих насекомых она длиннее, чем у насекомых, питающихся твердой или животной пищей.
Передняя кишка состоит из глотки, пищевода, мышечного желудка, кардинального клапана; средняя кишка включает перитрофическую мембрану; задняя кишка подразделяется на тонкую, толстую и прямую (рис. 1.5).
Процесс пищеварения происходит следующим образом.
При питании в организм насекомого поступают сложные высокомолекулярные вещества, обладающие большим запасом энергии. Эти вещества используются в организме для его роста и восстановления потерь, возникающих в процессе жизнедеятельности.
В результате пищеварения получаются более простые низкомолекулярные с незначительным запасом энергии соединения, которые удаляются из организма.
Так происходит обмен веществ, или метаболизм.
Пищевые вещества не могут быть усвоены организмом в своем первоначальном виде, поэтому возникает необходимость в переработке пищи и механическим, и химическим путем.
В основе химической переработки лежат процессы гидролиза трех основных веществ пищи: жиров, белков и углеводов. Сложные вещества разлагаются на простые, которые и усваиваются.
Гидролиз осуществляется с помощью ферментов (энзимов), которые делятся на три группы: протеазы, расщепляющие белок, липазы, расщепляющие жиры, и карбогидразы, расщепляющие углеводы.
Каждый вид насекомого имеет свой набор ферментов. Древесина, воск, роговое вещество в кишечнике насекомых перевариваются с помощью симбионтов — бактерий и простейших (хрущи, короеды, термиты). Особая форма пищеварения — вне-кишечное, наблюдающееся у личинок божьих коровок, сетчатокрылых, жужелиц, которые вводят ферменты в жертву.
Насекомые специализируются на приеме различной пищи и в зависимости от ее вида называются: фитофагами — растительноядными; ксилофагами — питающимися древесиной; копрофагами — потребляющими навоз; сапрофагами — поедающими разлагающиеся растительные остатки; гематофагами — сосущими кровь; всеядными и т.д.
Пищеварительная система начинается небольшой ротовой полостью, стенки которой образуются верхней губой и совокупностью ротовых конечностей.
У форм, питающихся жидкой пищей, она, по существу, заменена каналами ( рис. 312 ), образующимися в хоботке и служащими для засасывания пищи и проведения слюны — секрета специальных слюнных желез.
Стенки верхней части ротовой полости и следующей за ней трубчатой глотки соединяются со стенками головной капсулы с помощью мощных мышечных пучков. Совокупность этих пучков образует своеобразный мышечный насос, обеспечивающий продвижение пищи в пищеварительную систему.
В заднюю часть ротовой полости, как правило, около основания нижней губы (максиллы II) открываются протоки одной или нескольких (до 3) пар слюнных желез. Содержащиеся в слюне ферменты обеспечивают начальные этапы процессов пищеварения.
У кровососущих насекомых (муха цеце, некоторые виды комаров и т. п.) слюна часто содержит вещества, препятствующие свертыванию крови — антикоагулянты. В некоторых случаях слюнные железы резко меняют свою функцию.
У гусениц бабочек, например, они превращаются в прядильные, которые вместо слюны выделяют шелковистую нить, служащую для изготовления кокона или для других целей.
Пищеварительный канал насекомых ( рис. 324 ), начинающийся глоткой, состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишок.
Передняя кишка может быть дифференцирована на несколько отличающихся по функциям и строению частей. Глотка переходит в пищевод, имеющий вид узкой и длинной трубки.
Задний конец пищевода часто расширяется в зоб, особенно развитый у насекомых, питающихся жидкой пищей. У некоторых хищных жуков, прямокрылых, тараканов и т. д. за зобом помещается еще одно небольшое расширение передней кишки — жевательный желудок. Кутикула, выстилающая всю переднюю кишку, в жевательном желудке образует многочисленные твердые выросты в виде бугров, зубцов и т. п., способствующих дополнительному перетиранию пищи.
Далее следует средняя кишка, в которой происходит переваривание и всасывание пищи; она имеет вид цилиндрической трубки. При начале средней кишки в нее нередко впадает несколько слепых выпячиваний кишечника, или пилорических придатков, служащих в основном для увеличения всасывающей поверхности кишечника.
Стенки средней кишки часто образуют складки, или крипты. Обыкновенно эпителием средней кишки выделяется вокруг содержимого кишки непрерывная тонкая оболочка, так называемая перитрофическая мембрана.
В средней кишке происходит окончательное переваривание и усвоение пищевых веществ. Набор пищеварительных ферментов, характерный для того или иного вида насекомых, в первую очередь зависит от пищевого режима.
Кровососы, пища которых в основном состоит из белков, обладают преимущественно протеолитическими ферментами, у бабочек, питающихся нектаром, имеются ферменты, воздействующие на сахара, и т. д. У многих растительноядных форм в кишечнике поселяются симбиотические микроорганизмы (простейшие, бактерии и др.), обеспечивающие гидролиз клетчатки.
Большую роль в процессах переваривания и всасывания пищевых веществ играет, по — видимому, перитрофическая мембрана, обеспечивающая транспорт ферментов внутрь пищевой массы, а продуктов пищеварения — в полость кишечника.
Кроме того, она предохраняет эпителий средней кишки от механических повреждений.
Средняя кишка переходит в эктодермальную заднюю, которая нередко отличается значительной длиной и подразделением на несколько участков.
Здесь у большинства насекомых развиваются так называемые ректальные железы.
Пища насекомых чрезвычайно разнообразна и охватывает почти все вещества растительного и животного происхождения.
Среди насекомых имеются всеядные, например тараканы, которые питаются различными растительными и животными продуктами. Очень большое количество насекомых — чистые вегетарианцы и питаются различными частями растений от корня до плода включительно.
Не менее многочисленны насекомые — хищники, поедающие других насекомых, червей, моллюсков и т. д. Наконец, имеются насекомые, питающиеся падалью и разного рода отбросами и продуктами гниения: навозом, гниющими растительными остатками и т. д. Некоторые из насекомых специализировались, казалось бы, на крайне малопитательной пище: перья, рог, воск и т. д.
Пищеварительная система начинается небольшой ротовой полостью, стенки которой образуются верхней губой и совокупностью ротовых конечностей. В заднюю часть ротовой полости открываются протоки одной или нескольких (до 3) пар слюнных желез. Содержащиеся в слюне ферменты обеспечивают начальные этапы процессов пищеварения.
У кровососущих насекомых (муха цеце, некоторые виды комаров и т. п.) слюна часто содержит вещества, препятствующие свертыванию крови — антикоагулянты. В некоторых случаях слюнные железы резко меняют свою функцию.
У гусениц бабочек, например, они превращаются в прядильные, которые вместо слюны выделяют шелковистую нить, служащую для изготовления кокона или для других целей.
Пищеварительный канал насекомых, начинающийся глоткой, состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишок.
Передняя кишка может быть дифференцирована на несколько отличающихся по функциям и строению частей. Глотка переходит в пищевод, имеющий вид узкой и длинной трубки.
Задний конец пищевода часто расширяется в зоб, особенно развитый у насекомых, питающихся жидкой пищей. У некоторых хищных жуков, прямокрылых, тараканов и т. д. за зобом помещается еще одно небольшое расширение передней кишки — жевательный желудок. Кутикула, выстилающая всю переднюю кишку, в жевательном желудке образует многочисленные твердые выросты в виде бугров, зубцов и т. п., способствующих дополнительному перетиранию пищи.
Далее следует средняя кишка, в которой происходит переваривание и всасывание пищи; она имеет вид цилиндрической трубки. Стенки средней кишки часто образуют складки, или крипты.
В средней кишке происходит окончательное переваривание и усвоение пищевых веществ.
Средняя кишка переходит в заднюю, которая нередко отличается значительной длиной и подразделением на несколько участков.
Пища насекомых чрезвычайно разнообразна и охватывает почти все вещества растительного и животного происхождения. Среди насекомых имеются всеядные, например тараканы, которые питаются различными растительными и животными продуктами.
Очень большое количество насекомых — чистые вегетарианцы и питаются различными частями растений от корня до плода включительно. Не менее многочисленны насекомые — хищники, поедающие других насекомых, червей, моллюсков и т. д.
Наконец, имеются насекомые, питающиеся падалью и разного рода отбросами и продуктами гниения: навозом, гниющими растительными остатками и т. д. Некоторые из насекомых специализировались, казалось бы, на крайне малопитательной пище: перья, рог, воск и т.д.
Жук-олень (Lucanus cervus): о писание, фото жука-оленя
Сегодня я хочу познакомить вас, друзья мои, с интересным жуком по имени ЖУК-ОЛЕНЬ. К сожалению, его жизнь находится под угрозой и он занесен в Красные книги многих стран.
Жук-олень (Lucanus cervus) относятся к типу Членистоногие, к классу Насекомые, роду Lucanus семейства Рогачи.
Ему принадлежит пальма первенства на территории Центральной Европы, он считается самым крупным жуком, самцы достигают в среднем 70—74 мм, а самки 25—57 мм в длину.
Встречается в дубравах и широколиственных лесах с примесью дуба, искусственных насаждениях – парках, садах Европы, Передней Азии, Турции, Ирана и даже Северной Африки.
Относится к видам, ареал обитания которых сокращается, поэтому занесен с 1982 года в третье приложение Бернской Конвенции и в Красные книги многих стран Европы — как сокращающийся в численности вид.
В последние годы так же происходит неограниченный сбор жуков в коллекции, и естественные хищники птицы значительно уменьшают численность популяции, питаясь личинками жуков.
Окраска надкрыльев темная, фиолетово-коричневая с красновато-коричневыми увеличенными мандибулами, которые и образуют так называемые «оленьи рога».
Надкрылья у жуков не опушены.
Для жука-оленя характерен половой диморфизм: самцы крупнее, мандибулы у них лучше развиты и намного больше, глаза до половины разделены щёчным выступом, верхняя губа загнута вниз.
Так как жук-олень относится к классу Насекомые то его органы и системы органов имеют схожее строением в сравнении с другими представителями данного класса.
Тело и конечности жука-оленя состоит из сегментов — члеников.
Само дело подразделяют на три отдела: голову, грудь, брюшко. При этом грудь состоит из 3 члеников, а брюшко – из 8.
Голова особенно у самца сильно расширена.
Усики коленчатые, так первый членик усика больше остальных, а 2-й членик прикрепляется к нему, несколько смещаясь вперёд.
Заканчиваются усики булавой.
Мандибулы самца развиты очень сильно. От главного ствола каждой мандибулы отходят два зубца. Окраска мандибул самцов может варьировать от яркой красно-коричневой до коричневой. После смерти насекомого цвет мандибул всегда изменяется, они тёмнеют.
Ходильные ноги (3 пары) расположены на груди, так каждая пара ног соответствует одному членику груди.
Сами конечности как бы широко расставлены.
Для жуков характерно активное перемещение с наступлением сумерек, днем они питаются сидя на деревьях и кустарниках.
Так же на их активность влияет температура, ветер и наличие дождя. В ветреную, дождливую погоду и при температуре воздуха ниже +16 °C, жуки не летают.
Согласно наблюдениям ученных самцы чаще самок совершают полеты, хоть и массивнее их.
Так, во время полёта самцы стараются держаться почти вертикально, чтобы компенсировать перевешивающие мандибулы. Сам полет относительно быстрый и хорошо управляемый.
Взлетать жукам-оленям с горизонтальной поверхности довольно трудно, поэтому они в основном взлетают со стволов деревьев, развивая достаточную подъёмную силу.
Питаются жуки-олени соком растений в основном дубов, собираясь группами по нескольку десятков особей возле ранок на коре растения.
Сок они получают при участии нижней губы, которая по форме напоминает пинцет. С помощью ротового аппарата, который преобразовался в челюсти – рога самцы не могут добывать и измельчать пищу.
Пищеварительная система жука начинается ртом, который находится на нижней стороне головы. Полученная пища попадает в глотку, далее в длинный пищевод. Пищевод имеет расширение – зоб, из которого пища поступает в жевательный желудок.
Здесь пища окончательно перетирается и поступает в пищеварительный желудок (средняя кишка), где под действием пищеварительных соков переваривается и всасывается.
Пища, которая не переварилась, попадает в заднюю кишку и выводится из организма через анальное отверстие, которое расположено на конце брюшка.
Дышат жуки атмосферным кислородом, который попадает в систему дыхалец расположенных на груди и брюшке насекомого. Потом из дыхалец кислород поступает в очень тонкие дыхательные трубочки – трахеи, они окутывают органы, и кислород напрямую свободно поступает к ним.
Кровеносная система не замкнутая и имеет довольно простое строение, так как только разносит питательные вещества.
Сердце имеет форму трубки, которая поделена на камеры с клапанными отверстиями, находится со спины. От камер в стороны отходят прикрепленные к ним мышцы, которые сокращаются и перегоняют гемолимфу в аорту.
Из аорты гемолимфа вытекает в промежутки между органами и заполняет их.
Потом вновь гемолимфа собирается в сердце через камеры. Гемолимфа бесцветная, содержит фагоциты и специальные кровяные клетки. Ее основная функция – транспортная, она заключается в переносе питательных веществ к органам и тканям и переносе продуктов обмена к органам выделения.
Функции органов выделения у жука выполняют мальпигиевы сосуды и жировое тело.
Мальпигиевы сосуды представляют собой тонкие, слепо замкнутые на свободном конце трубочки. Они отходят от пищевого канала между средней и задней кишками.
Из гемолимфы продукты обмена поступают в заднюю кишку, откуда и выводятся через анальное отверстие наружу. В жировом теле откладываются круглые конкреции мочевой кислоты.
Жировое тело — «почки накопления» жука, так как мочевая кислота из него не выводится.
Управлять сложными процессами работы всего организма помогает нервная система.
Центральная нервная система состоит из головного мозга, брюшной нервной цепочки, которая проходит по брюшной стороне тела и окологлоточного ганглия.