КЛАС КОМАХИ (INSECTA) – ТИП ЧЛЕНИСТОНОГІ (ARTHROPODA) – ПІДЦАРСТВО БАГАТОКЛІТИННІ (METAZOA)

Довідник з біології

ТВАРИНИ

ЦАРСТВО ТВАРИНИ

ПІДЦАРСТВО БАГАТОКЛІТИННІ (METAZOA)

ТИП ЧЛЕНИСТОНОГІ (ARTHROPODA)

КЛАС КОМАХИ (INSECTA)

Комахи – найрізноманітніший, численний і високоорганізований клас членистоногих. Число видів, що входять у нього, пе­ревищує 750 тис. Клас включає 30 рядів. Комахи пристосувалися практично до всіх умов життя.

Комахи надзвичайно різноманітні за розмірами, забарвленням, будовою, пристосовуванням. Довжина найбільших комах (тропічні паличники) 20-33 см., найдрібніших (трихограми) – 0,2 мм. Тіло комах складається

з трьох відділів: голови, грудей і че­ревця. У головній частині знаходяться ротовий апарат, органи чуття – зір, нюх, дотики.

На грудях, що складаються з трьох сегментів, розташовано три пари кінцівок. У черевці зосереджена середня та задня киш­ка, жирове тіло, система виділення, статеві органи, дихальний апарат.

Одна з характерних рис комах – наявність літального апа­рату. Крила є складками стінки тіла й пронизані жилками, все­редині яких проходять трахеї та нерви.

При зміні способу життя, наприклад при переході до парази­тизму (воші, блохи) або зміні екологічної ніші, спостерігається редукція

крил. Крім функції польоту крила виконують захисну функцію, наприклад у жуків передні крила видозмінені в надкрила. У деяких форм комах (мухи) розвивається одна передня пара крил, задня ж є редукованою.

Кінцівки комах складаються не більше ніж з п’яти члеників. Вони пристосовані для ходіння, бігу, хапання, стрибання, плавання, розмноження тощо. Найдавніші функції кінцівок – ходіння та бігання. Решта функцій пов’язана з ідіоадаптаціями – пристосуваннями тварин до різних умов життя. М’язова система репрезентована окремими пучками поперечносмугастих волокон.

Тіло та кінцівки тварин мають хітинізований покрив – ку­тикулу, який є зовнішнім скелетом і до якого прикріпляється рухова мускулатура. Кутикула більшості комах забезпечена ве­ликою кількістю волосків, які виконують функцію дотику. Заба­рвлення комах дуже різноманітне, може бути протекційним або застережливим. Забарвлення визначається складом пігментів у кутикулі або її основою – гіподермою, а крил метеликів – також ультраструктурою лусочок. На поверхні тіла комах відкривають­ся протоки багатьох залоз. Пахучі виділення допомагають особам одного виду знаходити один одного або відлякувати ворогів.

Нервова система складається з головного мозку і черевного нервового ланцюжка. Головний мозок комах має складну будову і складається з переднього, середнього і заднього відділів. Передній відділ пов’язаний із розвитком зорового апарату, до його складу входять “грибоподібні тіла”, одна з функцій яких – формування умовних рефлексів. Найбільшого розвитку вони досягають у сус­пільних комах. Нервові вузли як черевця, так і грудей можуть зливатися.

У комах спостерігаються складні форми поведінки. Бджоли, терміти, мурашки можуть передавати отриману інформацію за допомогою танців, рухів.

Оси та бджоли після першого вильоту запам’ятовують місце гнізда й найближчі орієнтири. У суспільних комах у гнізді існує розподіл праці.

Органи чуття комах надзвичайно різноманітні та сприяють найтоншим пристосуванням до різноманітних умов середовища. Комахи розрізняють кольори, форму предмета. Колірний зір у комах відрізняється від колірної гами, яку сприймає людина. Так, бджоли та мурашки сприймають ультрафіолетове проміння, більшість комах погано розрізняє червоний колір. Комахи краще бачать предмети, що рухаються, ніж нерухомі.

Крім органів зору (складні фасеточні очі у вільноживучих і прості у паразитів) комахи мають рецептори, які реагують на змі­ну температури.

У комах доведено існування слуху. Так, деякі метелики мо­жуть сприймати коливання до 175 тис. Гц. Дуже добре розвинені у комах органи нюху і смаку.

Органи дихання представлені трахеями, які починаються отворами – дихальцями, через які повітря поступає в трахеї по їх розгалуженнях – в окремі клітини. Отвори дихалець розташова­ні на бічних поверхнях грудей і черевця. Відкривання і закриван­ня дихалець регулюється спеціальним замикаючим апаратом. Вентиляції трахей сприяє скорочення черевця. Комахи, які жи­вуть у воді, – водяні жуки і клопи – періодично підіймаються на поверхню води для запасання повітря. Повітря захоплюється волосками кінцівок. Личинки водних комах здебільшого дихають розчиненим у воді киснем. У личинки бабки, що мешкає у водо­ймищах, дихання відбувається завдяки циркуляції води в задній кишці.

Рис.71. Схема роботи серця комахи: 1 – отвори; 2 – камера серця в стані скорочення; 3 – камера серця в стані розслаблення.

Кровоносна система незамкнена. Будова кровоносної системи дуже спрощена внаслідок розвитку трахейної системи, гемолімфа (безбарвна рідина, цирку­лююча в кровоносній системі) майже не бере участі в обміні газів, а виконує транспортну функцію і розносить гормони й поживні речо­вини до тканин тіла. Трубкоподібне серце є спинною судиною, що скорочується, складається з декількох камер, розділених клапана­ми, які пропускають кров лише в одному напрямку.

Величезна різноманітність освоєних комахами джерел їжі привела до різноманіття будови ротового апарату. Еволюційно-давніший – гризучий апарат. У результаті ідіоадаптації він пере­творився на колючий (двокрилі), смоктальний (лускокрилі), ко­лючо-смоктальний (клопи), лижучий (мухи), гризучо-смоктальний (бджоли, джмелі). З передньою кишкою пов’язані слинні залози. їх секрет змочує і частково розчиняє тверду їжу. У бджіл секрет слинних залоз при змішуванні з нектаром перетво­рюється на мед.

У гусениць слинні залози перетворилися на прядильні. Вони виділяють тонку нитку – шовковинку. Робочі бджоли секретом глоткових залоз вигодовують личинок майбутньої бджолиної матки.

Рис. 72. Ротові органи комах. А – гризучий ротовий апарат таргана; Б – колючо-смоктальний ротовий апарат комара; В – лижучий ротовий апарат мухи; Г – смоктальний ротовий апарат метелика: 1 – верхня щелепа; 2- нижня щелепа; 3 – нижня губа.

Травна система має складну будову. З ротової порожнини їжа потрапляє в м’язисту глотку, яка у багатьох комах здатна засмоктувати їжу. Глотка веде в стравохід, який може сильно розширятися й утворювати зоб (робочі бджоли). За зобом звичай­но слідує м’язистий жувальний шлунок. З передньої кишки їжа потрапляє в середню кишку, де відбувається перетравлювання і всмоктування, і далі в задню кишку, що закінчується анальним отвором. У задній кишці всмоктується надлишок води (рис. 73).

Видільна система представлена тонкими трубчастими сліпи­ми виростами кишечнику – мальпігієвими судинами. Продукти обміну всмоктуються стінами мальпігієвих судин з порожнини тіла та виділяються в задню кишку. У водних комах мальпігієві судини регулюють тиск осмосу. Окрім цих судин функцію виді­лення у комах виконує жирове тіло. У ньому нагромаджуються також поживні речовини, які використовуються в період мета­морфоз.

Рис. 73. Внутрішня будова самки чорного таргана (із спинної сторони): 1 – резервуар слинної залози; 2 – слинна залоза; 3 – зоб; 4 – жувальний шлунок; 5 – середня кишка; 6 – пі-лоричні вирости; 7 – мальпігієві судини; 8 – задня кишка; 9 – трахейна система, 10 – черевний нервовий ланцюжок; 11 – сім’яники; 12 – додаткові залози статевої системи.

Розмноження у комах стате­ве. У метеликів, жуків, двокри­лих запліднення внутрішнє (са­мець вводить сперматофор у стате­ві шляхи самки за допомогою злягального органу). Розвиток комахи відбувається з повним і неповним перетворенням. При розвитку з повним перетворенням із яєць виходять личинки, різко відмінні за будовою та способом життя від дорослої комахи. Повне перетворення відрізняється від неповного зміною чотирьох фаз: яйця, личинки, лялечки й імаго (доросла статевозріла комаха). Дві фази розвитку – личинкова та доросла – мають різне пристосувальне значення. Личинкова ста­дія становить найтриваліший період життя комахи, під час якого нагромаджуються поживні речовини. Крилата (доросла) фаза за­безпечує розмноження і розселення. Розвиток з метаморфозом характерний для павуків, бліх, бджіл, ос, мурашок тощо.

Личинки з неповним перетворенням за будовою в основному схожі на дорослу комаху (сарана, коники, таргани тощо), відмін­ність полягає головним чином у недорозвинутості статевих залоз.

Ряди комах з повним перетворенням

Лускокрилі, або метелики (Lepidoptera). Ряд включає більше 100 тис. видів. Фауна лускокрилих особливо багата (як за різно­манітністю форм, так і за числом видів) у тропіках. Найбільш поширені і багаті видами сімейства совок, п’ядунів, листовійок надсімейство огнівок, група молі. Більшість представників ряду веде присмерковий або нічний спосіб життя, деякі – денний. Переважній більшості лускокрилих властивий високоспеціалізова ний апарат (спіральний закручений хобот, за допомогою якого вони харчуються нектаром квіток), що смокче, і забарвлений лус­ковий покрив перетинкових крил. Яскраве забарвлення, що особливим чином “переливається”, залежить від заломлення світло­вого проміння безбарвними лусками; чорні, жовті та інші плями визначаються пігментними птеринами. Вусики різних розмірів і форми. Крила в розмаху від 3,2 мм. (у молі – малятка) до 300 мм. (у совки). Яйця різної форми, яка часто специфічна і має системати­чне значення. Представником ряду є капустяний білан. Личинка метелика називається гусеницею; вона живе на рослинах і в грун­ті. Гусениця білана має ротовий апарат гризучого типу і з його допомогою об’їдає листя капусти, редиски, ріпи. Після залялькування з кокона виходить доросла комаха. Як правило, шкоди рос­линам завдають саме гусениці: гусениці п’ядунів об’їдають бру­ньки і листя плодових дерев; гусениці шашелів проробляють гли­бокі ходи в стовбурах лісових і плодових дерев. Здавна людина розводить тутового й дубового шовкопрядів з метою використання коконів, які утворює личинка при заляльковуванні. Нитку коко­на розмотують, піддають спеціальній обробці й одержують з неї натуральні шовкові тканини.

Двокрилі (Diptera). Прогресивна група зі швидкими темпами еволюції. Ряд об’єднує близько 100 тис. видів. Представники ряду мають тільки передню пару перетинкових крил (звідси назва). Задні крила перетворені в парний булавоподібний або колбоподібний орган – дзизкальце (halterium), імовірно орган чуття рівно­ваги і напряму, у небагатьох безкрилих форм іноді є редукованим. Личинки у двокрилих безногі, мешкають у воді (комарі, мошки) або в органічних залишках, що розкладаються (мухи). Личинки оводів ведуть паразитичний спосіб життя, харчуючись тканинами господаря. Дорослі оводи – великі мухи – не харчуються. Яйця або личинки вони відкладають на шкірні покриви, в очі людини, овець, великої рогатої худоби. Серед двокрилих є рослиноїдні (са­мці комарів), хижаки (личинки гедзів) і такі, що харчуються кров’ю або органічними залишками, що розкладаються (самки комарів, мухи). Відповідно тип ротового апарату у них такий, що лиже, смокче, колюче – смокче. Більшість дорослих двокрилих добре літають; можуть парити, нерухомо зависати в повітрі.

Серед двокрилих багато обпилювачів рослин. Личинки кома­рів служать їжею для мешканців водоймищ, а дорослі особи – для птахів, кажанів та інших тварин. Рослиноїдні двокрилі є шкідниками сільськогосподарських рослин, дрібні кровососи за­вдають збитку тваринництву. Для людини представляють небез­пеку двокрилі, що харчується кров’ю, і різні види мух як перено­сники цілого ряду збудників небезпечних захворювань (туляре­мія, сибірка, малярія, сонна хвороба тощо). Кімнатна муха на ворсинках тіла і лапках переносить більше 70 різних збудників хвороб людини (цисти різних одноклітинних, яйця паразитичних черв’яків, мікроорганізми).

Перетинчастокрилі (Hymenoptera). Один з найбільших рядів (за різними даними, від 150 до 300 тис. видів). Широко поширені. Довжина від 0,2 мм. (трихограми) до 4-6 см. (рогохвости, тропічні оси, бджоли, деякі наїзники). Звичайно мають дві пари перетин­кових прозорих крил, задні менше передніх і прикріпляються до них зачіпками. Є вториннобезкрилі форми (мурашки, німки). Ротові органи гризучі (наїзники, оси, мурашки) або смокчучі (бджоли). Серед представників ряду є рослиноїдні (бджоли, джмелі), хижаки (оси) і паразити (наїзники). Суспільні комахи (медоносна бджола, мурашки) характеризуються складною пове­дінкою, основою якої є різні інстинкти (будівництво і охорона житла, заготівля їжі, вигодовування личинок). Інстинкт (від лат. instinctus – спонукання) – сукупність складних, спадково зумовлених актів поведінки, характерних для особин даного ви­ду за певних умов. Суспільні комахи живуть сім’ями, усередині яких спостерігається розділення функцій, і відповідно цьому чле­ни сім’ї мають морфологічні особливості. Так, бджолина сім’я складається з однієї великої самки (матка, або цариця), декількох сотень самців (трутні) і десятків тисяч робочих бджіл. Робочі бджоли ліплять із воску стільника, які заповнюють медом. Мед – це продукт переробки в зобі комах зібраного з квіток нектару. Ве­сною в кожну чашечку стільників бджолина матка відкладає за­пліднені яйця, з яких розвиваються личинки робочих бджіл. Ко­жну личинку робочі бджоли відвідують близько тисячі разів і приносять їй їжу у вигляді молочка (вміст зобу). Коли личинка перетворюється на лялечку, робочі бджоли закривають чашечку воском. Через 11-12 днів із лялечки виходить молода бджола. Трутні розвиваються з незапліднених яєць. Потім бджоли буду­ють декілька великих осередків, в які матка відкладає запліднені яйця. Личинки, що вийшли з них, вигодовуються особливою, більш поживною їжею. Вони швидко ростуть, мають більш великі розміри і згодом дають початок молодим маткам. Стара матка покидає вулик з частиною робочих бджіл і на гілці дерева утворює рій; він дає початок новій бджолиній сім’ї. До осені бджоли запо­внюють медом усі чашечки, а з настанням холодів, готуючись до зимівлі, замазують воском усі щілини у вулику.

Більшість перетинчастокрилих – активні обпилювачі рос­лин. Людина широко використовує продукти діяльності бджіл (бджолина отрута, мед, віск, маточне молочко, прополіс). Для біологічної боротьби зі шкідниками сільськогосподарських куль­тур використовуються наїзники. Самка наїзника відкладає яйця в тіло різних гусениць, і її личинки розвиваються, харчуючись їх тканинами. Шкідливих комах у великій кількості винищують також паразитичні оси. Важливу роль в природі відіграють му­рашки, які знищують шкідників лісу і поля, вони є їх санітарами. Серед перетинчастокрилих є і небезпечні шкідники рослин: оре­хотворки викликають розростання тканини і утворення на росли­нах галів, пильщики ушкоджують листя на деревах.

Ряди комах з неповним перетворенням.

Прямокрилі (Orthoptera, або Saltatoria). До ряду належать близько 20 тис. видів, що мешкають у різних частинах земної ку­лі, особливо в тропіках і субтропіках. Представники – бабки, коники, сарана, капустянки. Надкрилля у прямокрилих вузькі, шкірясті; крила більш ніжні, складні віялоподібні. Третя пара кінцівок звичайно скакального типу. Коники і цвіркуни мають довгі вусики, сарана – короткі. Саранові рослинно-травні, коники можуть харчуватися рослинною і тваринною їжею. Ротовий апа­рат гризучого типу. Для прямокрилих характерна наявність ор­ганів відтворення і сприйняття звуків. Коники і цвіркуни вида­ють звук тертям один об одного надкрильців, саранові – тертям заднього стегна об надкрилля. Сприймають звуки тимпанальні органи (від грец. tympanon – тимпан – барабан). У коників і цві­ркунів вони розташовані на передній гомілці, у саранових – збо­ку на передньому сегменті черевця. У самок на кінці черевця є довгий яйцеклад. Саранові мешкають на відкритих просторах луків і степів, коники – частіше на ділянках, порослих чагарни­ком або рідкісними деревами. Більшість представників ряду – шкідники рослин. Коники завдають шкоди садам і виноградни­кам, капустянки ушкоджують коріння рослин. Найбільшу небез­пеку для сільського господарства представляє сарана (степова, італійська). У роки масового розмноження вона здатна повністю знищити посіви сільськогосподарських культур. Розповсюджен­ню на великі простори сприяють перельоти дорослої сарани і пе­ресування личинок (“піша сарана”). Сарана активно знищується птахами (рожеві шпаки, граки), дрібними гризунами.

Рис. 74. Різноманіття комах: а – сарана та її личинки (прямокрилі); б – постільна блощиця (напівтвердокрилі); в – совка, її гусениця і лялечка (лускокрилі); г – хатня муха, її яйця, личинки і лялечки (двокрилі); д – буряковий довгоносик, його личинки і лялечка (твердокрилі); е – робоча бджола, матка і трутень (перетинчастокрилі).

Воші (Anoplura) – дрібні безкрилі комахи. Кожний вид пара­зитує тільки на певному господарі і не переходить на осіб іншого виду. Паразитами людини є головна, платтяна і лобкова воші.

Головна воша (Pediculus humanus capitis). Локалізується на волосистій частині голови. Розміри 2-3 мм. Тіло сплющене в дорсовентральному напрямі. Голова маленька, добре відмежована від грудей. На голові є пара вусиків, пара простих очей (іноді відсут­ні), колюче – смокчучий ротовий апарат. У спокої ротовий апарат втягнутий всередину голови і не видний зовні. Грудні сегменти злиті, груди несуть три пари ніг. Останній членик лапки має си­льно розвинений кіготь, який разом з вирощуванням передостан­нього членика утворює пристрій, що закривається, на зразок клішні. За допомогою цього пристрою воша міцно утримується на волоссі. Крил немає.

Черевце дещо ширше за грудний відділ, складається з 10 чле­ників. У самців у кінці черевця видно копулятивний апарат. На бічних сторонах грудних і черевних сегментів розташовані стигми.

Розвиток з неповним метаморфозом. Відкладені яйця при­клеюються до волосся секретом клейових залоз (гниди). Весь роз­виток відбувається на тілі людини. З яйця виходить личинка, схожа за основними ознаками на дорослу особу. Після линьок во­на перетворюється в імаго. Харчуються кров’ю. Максимальна тривалість життя 38 днів.

За певних умов (масовість зараження) може переносити збуд­ників висипного тифу, будучи специфічним переносником. Екто­паразит. Слина, що вводиться в ранку, викликає огрублення шкі­ри, пігментацію, іноді ковтун на голові (педикульоз).

Профілактика та заходи боротьби. Для попередження во­шивості необхідне регулярне миття тіла з одночасною зміною бі­лизни, підтримка чистоти одягу й житла. Заходи суспільної про­філактики полягають у контролі за вмістом і підтримкою саніта­рного стану в місцях масового перебування людей: вокзали, при­стані, готелі, потяги, пасажирські судна тощо.

Для знищення головних вош використовують інсектицидне мило, для знищення гнид – спеціальні засоби.

Платтяна воша (Pediculus humanus humanus). Живе на на­тільній білизні й одязі, при смоктанні крові переходить на тіло. На вигляд і за розвитком дуже схожа з P. humanus. У даний час їх відносять до різних підвидів виду P. humanus. Має більш великі розміри, до 4,7 мм. Відмітна зовнішня ознака – менш глибокі вирізки по краю черевця і менш виразна пігментація бічних час­тин сегментів черевця. Яйця відкладає на волосках одягу. Весь цикл розвитку відбувається на людині. Тривалість життя до 48 днів. Жвава, при температурі 27°С проповзає 35 см за хвилину.

Ектопаразит і специфічний переносник збудників важких за­хворювань з високою смертністю (висипний тиф, поворотний тиф), які можуть набувати епідемічного характеру, охоплюючи великі маси людей.

Роль комах дуже велика в грунтоутворенні, особливо в руй­нуванні опалого листя. Важливе значення мають комахи в запи­ленні квіткових рослин. Деякі рослини не здатні розмножуватися без комах – обпилювачів. У одних рослин квітки запилюються різ­ними комахами, у інших – тільки певними видами. Пов’язано це в першу чергу з відмінностями в будові квітки. Наприклад, ко­нюшину середньоросійська бджола через недостатню довжину хобота обпилювати не може, до цього здібна лише довгохоботкова кавказька бджола або джміль. Культурні рослини здебільшого не можуть запилюватися домашньою бджолою, а тільки дикою. Кві­тки, які розкриваються вночі, запилюються нічними метелика­ми. Більшість квіткових рослин (близько 80 %) пов’язана з жит­тям комах.

Людина використовує в господарстві бджіл, тутового шовко­пряда, лакових червеців, виділяючи речовини, що мають винят­кові ізоляційні властивості, а також фарбу – кармін. Шкода, за­подіяна деякими комахами культурним рослинам, дуже велика. Комахи об’їдають листя, багато з них пристосувалися до життя в деревині, лубі, плодах, горіхах, жолудях, у головках конюшини, у соломинах злаків, у стеблах трав’яних рослин.

Низка комах представляє небезпеку для людини, будучи пе­реносниками збудників важких захворювань: тифу (воші), чуми (блохи), малярії (комар анофелес). Мухи й таргани переносять збудників хвороб на поверхні свого тіла. Існують комахи, які ви­кликають хвороби, паразитучи на людині (воші, личинки оводів).

Збереження видового різноманіття комах. Як і весь живий світ, оточуючий людину, комахи страждають від загального за­бруднення навколишнього середовища, від неконтрольованого застосування в сільському господарстві різних хімічних речовин, від зміни біотопів при освоєнні людиною нових територій.

Питання захисту тваринного світу торкаються і захисту ко­мах. Відновленню їх чисельності неабиякою мірою сприятиме збереження рослинного покриву Землі. Цю проблему можна розв’язати, виключивши хімічні методи боротьби зі шкідниками, замінивши їх біологічними, оскільки від хімічних речовин біль­шою мірою страждають рослини і корисні комахи, ніж шкідники, які до них швидко пристосовуються. Контролювати чисельність популяцій комах слід природним шляхом, орієнтуючись на їх “природних ворогів” – комахоїдних птахів і ссавців, осмисливців, наїзників. При відновленні благополуччя в природі в цілому воно наступить і в світі комах.