Загальні відомості про внутрішню будову комах 1985 р. Мамаєв Б
Загальні відомості про внутрішню будову комах
Травна система.У травній системі членистоногих тварин розрізняють передній, середній та задній відділи кишечника. Передній відділ служить для подрібнення та первинної обробки їжі секретом слинних залоз, у середній кишці проходять основні процеси розщеплення їжі та всмоктування продуктів травлення, а в задньому відділі кишечника переважно всмоктується вода.
У середній кишці комах та ракоподібних їжа розщеплюється ферментами, продукти травлення всмоктуються, а неперетравлені залишки надходять у задню кишку і через пряму кишку викидаються назовні.
Кишечник у черевці комахи може робити кілька петель. Загальна довжина такого кишечника може перевищувати довжину тіла у 2 – 3 рази. Травні ферменти комах перетравлюють білки, жири та вуглеводи. Вони виробляються секреторними клітинами кишечника та нерідко одноклітинними організмами, які живуть та розмножуються в кишечнику комах.
Наприклад, у кишечнику термітів розмножуються бактерії та найпростіші, здатні перетравлювати деревину, якою терміти харчуються. Бактерії виділяють у просвіт кишківника, заповненого подрібненою деревиною, сильні ферменти, які розкладають її до простих вуглеводів. Останні споживаються як самими бактеріями, і всмоктуються через кишечник комахи. Комахи таким чином надають цим мікроорганізмам сприятливі життєві умови у своєму кишечнику, а бактерії швидко розкладають деревину та постачають комах поживними речовинами.
Більшість комах постійно харчується протягом усього життя. Кровосмоктуючі комахи, однак, мають певну циклічність харчування. Спочатку вони поглинають велику кількість крові, як самки комарів, а потім не харчуються доти, докиця кров не перетравиться і не будуть відкладені яйця, що при цьому утворилися. Тільки після відкладання яєць комарі, ґедзі, мошки та інші кровососні двокрилі знову вилітають на добування нової порції крові. Самці цих комах не є кровососами і харчуються нектаром квіток, тому що їм потрібно менше енергетичних запасів, ніж самкам, які дозрівають яйця.
Комахи пристосувалися до харчування різними речовинами. Вони здатні поїдати шерсть, віск, хітин, а личинки однієї з мух вживають навіть нафту. Чим стійкіше до перетравлення їжа комах, тим складніше їхній кишечник і тим частіше вони перетравлюють цю їжу не самостійно, а в союзі (симбіозі) з мікроорганізмами.
Більшість комах, однак, слабо засвоює корисні компоненти їжі, які нерідко проходять через кишківник без зміни. Тому комахи, особливо рослиноїдні, їдять дуже багато і за добу здатні пропустити через кишечник кількість їжі, мacca якої у 2 – 2,5 рази перевищує масу їхнього тіла.
Навіть цукру деякі комахи засвоюють не повністю. Попелиці, наприклад, виділяють зі своїми екскрементами велику кількість Сахарів. Цим користуються мурахи, які відвідують колонії попелиць та злизують їх солодкі виділення.
Особливим способом травлення, характерним для деяких комах є так зване позакишкове перетравлення їжі. Великі жуки-жужелиці, зловивши жертву жвалами, виливають на неї з ротового отвору бурий травний сік і поїдають вже оброблену ним їжу. Личинки жуків-плавунців мають серпоподібні щелепи,усередині яких проходять спеціальні канали. Личинки пронизують щелепами видобуток і каналами вливають у її тіло швидкодіючий травний сік. Потім продукти травлення личинки всмоктують через ці щелепні канали.
Личинки деяких хижих та паразитичних комах, нападаючи на свою жертву, наприклад на личинку іншої комахи, через прокол вводять у її тіло спеціальні отруйні речовини, що швидко паралізують жертву. Це дозволяє дрібним личинкам паразита успішно опановувати велику здобич.
Рослиноїдні комахи при харчуванні соками рослин у процесі ссання можуть виділяти в рослинні тканини ростові речовини. В результаті уражений орган рослини (лист, стебло, квітка та ін) розростається і нерідко перетворюється на камеру, де мешкають ці комахи, що смокчуть, утворюючи так званий галл.
Як уже згадувалося, личинки мух, що розвиваються в гною, покидьках або падали, перетравлюють їжу колективно. Вони у великій кількості виділяють на їжу травні соки, розріджують її, а потім заковтують продукти розкладання, плаваючи в рідкій масі, на яку перетворюється харчовий субстрат.
Зрештою, є комахи, які у дорослій фазі зовсім не харчуються, а живуть за рахунок тих запасів, які нагромадила личинка. Ротові органи таких комах часто бувають недорозвинені.
Кровоносна система.Як у ракоподібних, так і у комах кровоносна система не замкнута. Це означає, що кров (гемолімфа) циркулює за системою кровоносних судин, а перебуває у порожнини тіла і безпосередньо омиває внутрішні органи. Циркуляція крові в тілі комахи забезпечується роботою серця, розташованого в спинному відділі. У комах це поздовжня мускулиста трубка (у ракоподібних та павукоподібних серце мішковидне), якаскорочується і жене кров у головний кінець тіла; зворотному току крові перешкоджають наявні в серці клапани. Коли серце розширюється, у нього надходить гемолімфа головним чином із задньої частини тіла через невеликі бічні отвори. Ці отвори теж мають клапани, що не допускають зворотного відтоку крові. Задній кінець серцевої трубки зазвичай замкнений. Таким чином, у порожнині тіла комах кров тече від переднього кінця до заднього, а потім в результаті пульсації серця знову прямує до голови. Ритміка роботи серця комах різна – від 15 до 150 скорочень за 1 хв.
Кров комах розносить по організму поживні речовини та переносить до органів виділення шкідливі продукти обміну. У її складі є клітини, що вільно плавають, - гемоцити, що захищають комаху від чужих мікроорганізмів, яких вони обволікають своїм тілом (як це роблять, наприклад, амеби) і знищують. У деяких комах кров отруйна. При нападі ворога на поверхні тіла комахи виділяються крапельки крові, що несуть захисну функцію.
У комах кров бере лише незначну участь у забезпеченні органів та тканин киснем, оскільки це функція трахейної системи.
Дихальна система.Дихають комахи за допомогою системи сильно розгалужених внутрішніх трубочок-трахей (рис. 8), якими повітря доставляється до всіх органів і тканин. Трахейний стовбур відкривається назовні отвором – дихальцем. У комах може бути до 10 пар дихаль, розташованих на бокових сторонах тіла, не більше ніж по 2 дихальні на сегменті. На голові дихальця відсутні, і туди йде частина трахей із грудного відділу.
Трахейний стовбур, що відходить від дихальця, багаторазово розгалужується, утворюючи найтонші трубочки - трахеоли, обплітаючі органи. Кисень дифундує в органи черезстінки трахеол. У складі стін трахей є хітин, що надає трубочкам пружність.
Вуглекислий газ частково виводиться в просвіт трахей, частково (до 25%) дифундує безпосередньо через покриви комахи, оскільки вони проникні для вуглекислого газу, але майже непроникні для кисню.
Багато комах здійснюють дихальні рухи: розширюючи черевце, вони сприяють притоку повітря в трахейну систему. Відпрацьоване повітря потім виштовхується з трахей через скорочення черевця. Домашня бджола у спокійному стані здійснює 40, а при інтенсивній роботі – до 120 дихальних рухів за 1 хв.
Інтенсивність дихання збільшується при нагріванні тіла комахи. Комахи на відміну теплокровних тварин немає постійної температури тіла. Під променями сонця тіло комах буквально протягом кількох хвилин сильно нагрівається та її температура на 10° і більше може перевищувати температуру навколишнього повітря. Комаха тим часом запобігає перегріву тіла сонцем інтенсивними дихальними рухами. Багато комах у період найбільшої інсоляції ховаються в укриттях.
Цікаві способи дихання виробилися у водних комах. У личинок бабок, поденок і веснянок є зябра, але на відміну від зябер риб, які омиваються кров'ю, зябра водних личинок комах пронизані густою мережею трахей. Таким чином, кисень, розчинений у воді, надходить у просвіт трахей через найтонші покриви та розподіляється по тілу через трахейну систему. Вуглекислий газ виділяється через покриви тіла та зябра безпосередньо у воду.
Деякі водні комахи захоплюють під воду запас повітря під надкрилами (жук-плавунець) або на волосяному покриві, що незмочується (клоп-гладиш).Періодично ці комахи піднімаються до поверхні води та оновлюють запас повітря. Деякі комахи мають на кінці черевця довгу дихальну трубку, якою дихають. Тільки дрібні водні комахи, головним чином личинки, дихають усією поверхнею тіла і не мають спеціальних пристроїв для дихання.
Видільна система.У комах органи виділення своєрідні. Вони зазвичай є пучок тонких трубочок (мальпігієвих судин), які розташовані в порожнині тіла. На одному (вільному) кінці вони замкнуті, а іншим вливаються в кишечник на межі між середньою та задньою кишкою так, що їхній отвір відкривається в його порожнину (рис. 7).
Продукти обміну, зазвичай солі сечової кислоти, відсмоктуються всією поверхнею мальпігієвих судин, усередині судин перетворюються на кристали, які виводяться в порожнину кишечника і разом із неперетравленими залишками їжі викидаються з організму. Мінімальна кількість мальпігієвих судин у комах – 2, максимальна – понад 200.
Комахи вільні кінці мальпігієвих судин приростають до поверхні товстої кишки, але не з'єднуються з нею повністю. Вважають, що через поверхню зрощення із вмісту задньої кишки до мальпігієвих судин надходить вода, така необхідна для комахи.
Частина шкідливих продуктів обміну надходить над мальпігієві судини, а жирове тіло. У ньому відкладаються запаси поживних речовин, що мають вигляд широких стрічок або інших утворень. У жировому тілі накопичуються кристали метаболітів, які ізолюються з інших органів і втрачають токсичні властивості.
Нервова система.Як і в ракоподібних, нервова система у комах складається з так званого окологлоточного кільця та черевного нервового ланцюжка (рис. 9). Вихідно у членистоногих у кожному сегментітіла було 2 скупчення нервових клітин - гангліїв, які були з'єднані нервовими тяжами один з одним та з гангліями сусідніх сегментів. Так утворилися "нервові сходи".
У процесі еволюції 2 скупчення нервових клітин кожного сегмента злилися в один подвійний ганглій, від якого вперед і назад відходять по 2 нервові тяжи (комісури), що з'єднують цей ганглій з сусідніми гангліями сегментів. Так виник "нервовий ланцюжок".
У процесі подальшої еволюції частина гангліїв, насамперед у головному та грудному відділах, також почала об'єднуватися. У головному відділі виник головний мозок – результат злиття трьох гангліїв, званий також надглотковим ганглієм. Наступний за ним ганглій називають підглотковим, тому що він, як і весь нервовий ланцюжок, зміщений на черевну сторону тіла і знаходиться під передньою кишкою на її ковтковій ділянці. Він також є результатом злиття трьох гангліїв. У грудному відділі розташовані 3 великі грудні ганглії, які в деяких комах можуть зливатися в один. Черевних гангліїв налічується трохи більше 8, оскільки ганглії останніх черевних сегментів у процесі еволюції змістилися вперед і злилися друг з одним (рис. 9). Процеси злиття нервових вузлів різноманітні. У вищих мух, наприклад, всі черевні ганглії перемістилися в грудний відділ і разом із грудними гангліями злилися в один нервовий вузол (мал. 9).
Загальним правилом є те, що у високоорганізованих комах, що відрізняються складною поведінкою (наприклад, у суспільних перетинчастокрилих), відзначається збільшення розмірів головного мозку та укрупнення інших нервових вузлів за рахунок їх злиття у великі скупчення нервових клітин.
Укомах, крім описаної вище центральної нервової системи, є симпатична нервова система.
Полова система.У самок органи розмноження складаються з двох яєчників, в яких формуються яйця. Кожен яєчник переходить у трубчастий яйцепровід. Правий і лівий яйцеводи об'єднуються в єдиний непарний яйцевод, яким зрілі яйця виводяться назовні.
З придаткових органів статевої системи самки особливе значення має сім'я - резервуар, в якому після запліднення накопичуються сперматозоїди. Насінник з'єднаний з яйцеводом тонким каналом, яким під час проходження яйця в яйцевід надходять сперматозоїди.
Статеві органи самця складаються з двох насінників, які переходять у сім'япроводи. Останні об'єднуються в непарний семяизвергательний канал, яким виводиться сперма.
Як у самця, так і у самки до складу статевої системи входять придаткові залози, що відкриваються в непарну вивідну протоку статевих залоз. Вони виділяють різні секрети, наприклад секрет для приклеювання яєць до субстрату, для склеювання яєць групи (оотеки), для обволікання відкладених яєць захисним шаром.