Зоология: тип членистоногие

Царство животных. Одноклеточные и многоклеточные животные. Характеристика основных типов беспозвоночных, классов членистоногих. Особенности строения, жизнедеятельности, размножения, роль в природе и жизни человека

Царство животных

Общая характеристика царства

К животным в настоящее время относят около 2 млн видов эукариотических организмов, однако их истинное количество, по-видимому, намного больше, до 5–10 млн видов. Численность и биомасса животных на Земле не поддаются исчислению, поскольку перелетные птицы и саранча образуют огромные стаи, кровососущие насекомые тучами нападают на любое теплокровное животное на севере России, морские котики образуют лежбища, а рыбы — косяки и т. д. Величина животных также варьирует от микроскопических амеб до тридцатитрехметровых синих китов. Однако общими для всех животных признаками являются гетеротрофный тип питания, активный обмен веществ, способность к активному передвижению, или локомоции, а также ограниченный, или закрытый рост.

Эти особенности проявляются и в строении животной клетки, которая лишена пластид и клеточной оболочки, но имеет клеточный центр. Основным запасающим веществом животных клеток чаще всего является полисахарид гликоген. При делении клетки разделяются в результате образования перетяжки посередине материнской клетки.

В природе животные играют не менее важную роль, чем растения, так как они потребляют органические вещества и кислород, образовавшиеся в результате жизнедеятельности растительных организмов, и выделяют углекислый газ, необходимый растениям для осуществления процесса фотосинтеза. Кроме того, животные способны перерабатывать и минерализовать органические вещества, участвуя в процессах почвообразования. Немалую роль в процессах биологической очистки вод в природе играют животные-биофильтраторы. Образование осадочных пород также обусловлено деятельностью животных организмов, поскольку именно их минеральные скелеты и являются основой известняков, сланцев и трепела. Таким образом, животные являются такой же неотъемлемой частью биосферы, как и растения, поскольку также обеспечивают круговорот веществ в природе.

Животные освоили все среды обитания: наземно-воздушную, почвенную, водную и внутреннюю среду других организмов. В водной среде они встречаются и в составе планктона, и в составе бентоса.

По традиции, установленной в XIX веке Ж. Б. Ламарком, животные делятся на беспозвоночных и позвоночных. К беспозвоночным он отнес всех животных, не имеющих позвоночника. В настоящее время это деление не имеет систематического значения, поскольку оно разрывает единый тип Хордовые, относя бесчерепных к беспозвоночным, а черепных — к позвоночным. К беспозвоночным относят 16–23 типа животных, в том числе 7 типов простейших, кишечнополостных, плоских, круглых и кольчатых червей, моллюсков и членистоногих (иногда одноклеточных отделяют от беспозвоночных в отдельную группу). Количество видов беспозвоночных животных составляет около 2 млн, тогда как позвоночные представлены примерно 45 тыс. видов. Наиболее многочисленны среди беспозвоночных членистоногие, большую часть видов (свыше 1 млн) которых составляют насекомые. Позвоночные произошли от общих предков с современными беспозвоночными, скорее всего с кольчатыми червями. Система животного мира отображена на рис..

Тип Членистоногие

К членистоногим относят свыше 1 млн сегментированных животных с плотной хитиновой кутикулой и членистыми конечностями. Их тело делится на три более или менее четко различимых отдела: головной, грудной и брюшной, которые могут сливаться попарно. Представители типа относятся к двустороннесимметричным, вторичнополостным животным.

Членистоногие освоили все среды обитания: наземно-воздушную, подземную, водную и внутреннюю среду других организмов. Субстраты их питания так же разнообразны, как и способы передвижения (среди них есть летающие, бегающие, ползающие и др.). Численность особей представителей типа в окружающей среде также чрезвычайно велика (на 1 м² перегнойной почвы может обитать до 1 млн мелких клещей и ногохвосток).

Под хитиновой кутикулой, которая является наружным скелетом, у них находится кожа — гиподерма, которая, собственно, и выделяет этот панцирь. Хитиновый скелет защищает членистоногих от хищников и внешних воздействий, а также обеспечивает движение организма, так как изнутри к нему прикрепляются пучки мышц. У некоторых групп кутикула может быть пропитана известняком. Так как она нерастяжима, то для увеличения размеров тела членистоногие вынуждены периодически сбрасывать ее и наращивать новую; некоторое время она не препятствует росту.

Головной отдел членистоногих несет органы чувств и отвечает за ориентацию в пространстве, на грудном отделе расположены конечности, обеспечивающие передвижение в пространстве, а в заднем отделе — брюшке — размещаются органы переваривания пищи и размножения. Число сегментов туловища варьирует от 3–5 до нескольких десятков. Членистые конечности обеспечивают не только перемещение организма в пространстве, но и могут видоизменяться для выполнения иных функций, например, превращаться в органы чувств — антенны — или быть частью ротового аппарата.

Полость тела у членистоногих смешанная, она образуется за счет слияния первичной и вторичной полостей. Функцию полостной жидкости выполняет у них гемолимфа, которая образуется в результате смешивания крови и тканевой жидкости.

Пищеварительная система членистоногих состоит из трех отделов. Передний образован ртом, глоткой, пищеводом и желудком, а в среднем может находиться крупная пищеварительная железа — печень, однако поскольку пищеварение зачастую происходит непосредственно в полости, ее вряд ли следует считать полноценным гомологом печени позвоночных животных.

Кровеносная система членистоногих незамкнутая, она состоит из сердца и слабо развитых кровеносных сосудов. По ней циркулирует не кровь, а ее смесь с тканевой жидкостью — гемолимфой, которая поступает в сердце через боковые отверстия, а выталкивается из него по коротким сосудам в смешанную полость тела.

Дыхание у водных членистоногих осуществляется при помощи жабр, а у наземных — легкими или трахеями, хотя мелкие виды могут получать кислород через кожу.

Органы выделения членистоногих представлены почками (у ракообразных они по традиции называются зелеными железами) или мальпигиевыми сосудами.

Нервная система членистоногих представлена надглоточными нервными ганглиями, образующими у ряда видов головной мозг, а также брюшной нервной цепочкой, хотя у некоторых наблюдается слияние этих ганглиев в нервную массу. Сложная организация нервной системы обеспечивает существование у ряда видов сложных поведенческих реакций. Органы чувств — сложные фасеточные глаза или простые глазки, органы слуха, обоняния, вкуса, осязания, равновесия.

Размножение у членистоногих половое, реже партеногенетическое. В основном это раздельнополые особи, однако встречаются и гермафродиты. Развитие у представителей типа может быть как прямым, так и непрямым.

Роль членистоногих в природе и жизни человека очень велика: они являются важным звеном в цепях питания водоемов и наземных экосистем, играют существенную роль в круговороте веществ в природе, участвуют в процессах биологической очистки вод и в процессах почвообразования. Некоторых членистоногих разводят для получения продуктов питания, шелка и т. д. Однако многие из них являются вредителями сельского хозяйства, возбудителями и переносчиками опасных болезней человека и животных.

Характеристика основных классов членистоногих

Тип Членистоногие делят на ряд более мелких систематических групп, однако наибольшее количество видов характерно только для трех классов: Ракообразные, Паукообразные и Насекомые (хотя в настоящее время насекомых делят на два класса).

Класс Ракообразные объединяет около 40 тыс. видов, главным образом водных животных. Тело ракообразных покрыто хитиновым панцирем, зачастую инкрустированным известью. Оно делится на голову, грудь и брюшко, хотя голова и грудь могут сливаться в головогрудь. Характерным представителем ракообразных является рак речной.

Каждый сегмент тела рака несет пару членистых двуветвистых конечностей. На голове у него имеются две пары усиков — антенны и антеннулы, выполняющих функции осязания и обоняния соответственно, два сложных глаза на стебельках, а также ротовой аппарат. Последний образован тремя парами видоизмененных конечностей- челюстей. На груди размещается восемь пар конечностей, три из которых представляют собой обслуживающие ротовой аппарат ногощупальца, а остальные пять — ходильные. У раков из них наиболее развиты передние — клешни, служащие для захвата и разрывания пищи. На брюшке расположены плавательные ножки, а на конце — видоизмененные в хвостовой плавник конечности. У самок имеется четыре пары брюшных ножек, а у самцов — пять. Брюшные ножки самок служат убежищем для молодых рачков, а хвостовой плавник — для передвижения.

Пищеварительная система ракообразных имеет вид пищеварительной трубки. Рот снабжен сложным ротовым аппаратом, за ним следуют глотка, пищевод, желудок и кишечник, снабженный печенью. В желудке могут находиться специальные приспособления для перетирания пищи, например хитиновые зубцы, известковые зерновки.

Дыхание представителей класса осуществляется с помощью жабр, однако мелкие представители типа с тонкой кутикулой могут дышать всей поверхностью тела.

Кровеносная система ракообразных незамкнутая, сердце трубчатое, с отверстиями.

Выделение осуществляется с помощью парных зеленых желез (почек), расположенных в головном отделе.

Нервная система рака представлена головным нервным узлом, окологлоточным нервным кольцом и брюшной нервной цепочкой.

Органы чувств — сложные фасеточные глаза или простые глазки, органы осязания (антенны) и обоняния (антеннулы), а также равновесия. Фасеточные глаза представляют собой сложное образование из многочисленных простых глазков. Они формируют не цельное изображение предмета, а как бы разбитое на участки, похожее на мозаику. Такое зрение называют мозаичным.

Размножение. Раки — раздельнополые животные, у многих из них выражен половой диморфизм. Некоторые ракообразные — гермафродиты. Развитие у ракообразных прямое, сопровождается периодической линькой.

Основные отряды ракообразных: Десятиногие, Листоногие, Веслоногие, Равноногие, Разноногие, Усоногие.

Сравнительная характеристика отрядов ракообразных

Роль ракообразных в природе и жизни человека достаточно велика, так как раки, крабы и рачки обеспечивают круговорот веществ в водных экосистемах, являются важным звеном в цепях питания водоемов, принимают участие в процессах их биологической очистки, некоторые из них — важный объект промысла (крабы, креветки и др.). Вместе с тем некоторые ракообразные являются промежуточными хозяевами различных паразитов человека и животных.

Класс Паукообразные. Около 63 тыс. видов. Представлен в основном сухопутными формами. Хитиновый покров достаточно тонкий, что облегчает их вес, однако у паукообразных имеется особый слой на его поверхности, который защищает от высыхания. Тело делится на головогрудь и брюшко, сегментация у большинства видов не выражена. Характерным представителем паукообразных является паук-крестовик.

На головогруди у крестовика усики отсутствуют, но имеются хелицеры с протоками ядовитых и слюнных желез, предназначенные для прокусывания жертвы, педипальпы с осязательными волосками, четыре пары простых глазков и четыре пары ходильных ног. На брюшке ходильных конечностей нет, а видоизмененные ножки обеспечивают процессы размножения, дыхания (легкие или трахеи) или превратились в паутинные бородавки. Паутинные железы многих паукообразных выделяют нити паутины, из которых они ткут ловчие сети и яйцевые коконы, с их помощью даже расселяются.

Пищеварительная система у паукообразных имеет вид трубки: рот, глотка, пищевод, желудок и кишечник, снабженный печенью. Слюнные железы хищных пауков содержат нервно-паралитический яд и ферменты, благодаря которым происходит внешнее пищеварение. Поглощение растворенного содержимого тела жертвы осуществляется благодаря сокращению мышц глотки и сосательного желудка.

Органами дыхания у паукообразных служат легочные мешки или трубчатые трахеи, некоторые мелкие представители могут осуществлять газообмен непосредственно через кожу.

Кровеносная система у представителей класса незамкнутая, сердце в виде трубочки, с парными отверстиями по бокам.

Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, которые открываются в задний отдел кишечника, и коксальными железами в головогруди, у основания ходильных конечностей.

Нервная система паукообразных состоит из надглоточного и головогрудного ганглиев или только из головогрудной нервной массы.

Органы чувств — несколько пар простых глазков (у пауков — 4), органы осязания и химического чувства (обоняния и вкуса).

Размножение. Все представители класса — раздельнополые организмы с выраженным половым диморфизмом. Оплодотворение у них наружно-внутреннее или внутреннее, так как самцы могут вкладывать свои половые продукты в специальные семяприемники самок. Развитие прямое. Распределяются паучки при помощи выпускаемых тонких паутинок.

Основные отряды паукообразных: Пауки, Сенокосцы, Сольпуги, Скорпионы, Акариформные и Паразитиформные клещи.

Сравнительная характеристика отрядов паукообразных

Роль паукообразных в природе и жизни человека. Клещи — вредители сельскохозяйственных растений, портят запасы зерна, вызывают болезни животных, растений и человека, являются переносчиками ряда опасных заболеваний человека (клещевой энцефалит, возвратный тиф и др.).

Класс Насекомые. Наибольшая группа животных, которая объединяет свыше 1 млн видов, завоевавших все среды обитания. Тело насекомых покрыто хитиновым панцирем с тонким восковым налетом, который защищает их от высыхания, и расчленено на три отдела с явно выраженной сегментацией: голову, грудь и брюшко. На голове имеется одна пара усиков, выполняющих функции обоняния и осязания, а также пара сложных глаз, до трех простых глазков и ротовой аппарат. Форма усиков значительно варьирует, они могут быть нитевидными, четковидными, гребневидными и т. п. Ротовой аппарат в зависимости от характера питания может быть грызущим, колющим, сосущим, лижущим и т. д.

Грудь насекомых образована тремя сегментами, каждый из которых несет пару конечностей. Грудные конечности могут быть ходильными, бегательными, прыгательными, копательными, собирательными и др. На последних двух отделах груди расположены парные выросты хитинового панциря — крылья. Крылья насекомых бывают перепончатыми, сетчатыми, могут преобразовываться в жесткие надкрылья или полунадкрылья. Количество сегментов брюшка может существенно варьировать, однако они редко несут конечности, как прямокрылые, яйцеклад которых представляет собой видоизмененные брюшные ножки.

Пищеварительная система. У насекомых сложный ротовой аппарат, образованный верхней и нижней губой, а также тремя парами челюстей. Пищеварительная система состоит из трех отделов. В переднем отделе, помимо рта, глотки, пищевода и желудка, может развиваться зоб. К нему примыкают слюнные железы, обеспечивающие переваривание пищи, а у некоторых насекомых и железы, выделяющие шелк или паутину. На границе среднего и заднего отделов кишечника могут быть слепые выросты, улучшающие переваривание пищи.

Кровеносная система насекомых незамкнутая, имеется трубчатое сердце с парными отверстиями по бокам и коротким сосудом, выталкивающим гемолимфу вперед, в смешанную полость тела. Гемолимфа насекомых не выполняет дыхательной функции, которую берут на себя полностью трахеи, а только обеспечивает перемещение питательных веществ и продуктов их обмена.

Дыхательная система образована системой трахей, которые пронизывают все тело насекомого, вплоть до крыльев, и обеспечивают процесс газообмена. Трахеи открываются на брюшке особыми отверстиями — дыхальцами.

Выделение у насекомых происходит при помощи мальпигиевых сосудов, примыкающих к заднему отделу кишечника, и жирового тела, занимающего большую часть тела.

Нервная система высокоразвита — головной нервный узел называют «мозгом», он соединен с брюшной нервной цепочкой.

Органы чувств — пара сложных фасеточных глаз и 1–3 простых глазка, усики (обоняние и осязание), а также органы вкуса, слуха, температурной чувствительности и др.

У насекомых высокоразвита и эндокринная система. Железы внутренней секреции выделяют ряд гормонов, например гормон линьки.

Развитие нервной системы обусловливает наличие среди них так называемых общественных, или социальных насекомых, образующих постоянные или временные объединения — семьи. В семьях имеется четкое разделение по выполняемым функциям на рабочих и размножающихся особей. К общественным насекомым относятся многие пчелы, муравьи, термиты и др. Так, у медоносной пчелы семья состоит из матки, рабочих пчел и трутней. Матка и рабочие пчелы — это самки, однако если на матке лежит функция воспроизведения, то рабочие пчелы выполняют все остальные функции, начиная от сбора меда и заканчивая выкармливанием личинок. Самцы пчел называются трутнями, развиваются они весной из неоплодотворенных яиц, будучи необходимыми для оплодотворения самки. На зиму самки пчел выгоняют трутней.

Размножение. Насекомые — раздельнополые животные, с выраженным половым диморфизмом. У самок имеется два яичника с яйцеводами, влагалище, а у многих видов — и семяприемник. Половая система самцов образована парными семенниками, семяпроводами и семяизвергательным каналом. Оплодотворение у насекомых внутреннее. Для откладывания яиц может служить яйцеклад — видоизмененные брюшные ножки.

Развитие насекомых всегда непрямое. Оно может происходить либо с неполным превращением (без стадии куколки), как у саранчи и стрекоз, либо с полным превращением (со стадией куколки), как у бабочек и мух.

Основные отряды насекомых: Чешуекрылые, или Бабочки, Блохи, Вши, Двукрылые, Жесткокрылые, или Жуки, Полужесткокрылые, или Клопы, Перепончатокрылые, Прямокрылые, Равнокрылые, Стрекозы, Таракановые.

Сравнительная характеристика отрядов насекомых

Роль насекомых в природе и жизни человека. Насекомые — наиболее крупная и экологически разнообразная группа животных на Земле. Особенно их роль велика в биоценозах суши. Они принимают участие в круговороте веществ в природе, поскольку могут питаться растительной и животной пищей, разрушать органические остатки. Насекомые играют важную роль в цепях питания биоценозов, истребляя беспозвоночных и ослабленные растения, сами будучи пищей для других животных. Среди них есть опылители цветков и распространители семян и плодов. Многие насекомые являются вредителями важнейших сельскохозяйственных культур: саранча, жуки-щелкуны, совки и луговой мотылек уничтожают посевы злаков; яблонный долгоносик, яблонная плодожорка и другие повреждают плодово-ягодные культуры; непарный и кольчатый шелкопряды, сосновый пилильщик, сосновый долгоносик наносят ущерб древесным насаждениям; зерновые запасы истребляют жуки-чернотелки, амбарный долгоносик и др. Не меньшее значение имеют насекомые-паразиты и переносчики заболеваний человека и животных, например блохи, вши, комары, мухи, тараканы и др. Насекомые могут повреждать меха и шерстяные (платяная, шубная моли), древесные изделия (точильщики, домовый усач, термиты), книги, создавать помехи в работе многих аппаратов и машин. Для борьбы с ними применяют химические, биологические, генетические, агротехнические и организационные методы. Химические методы предусматривают использование химических веществ, которые уничтожают насекомых, отпугивают их или привлекают к ловушкам (после чего их уничтожают). Биологические методы борьбы, которые относятся к наиболее перспективным, связаны с разведением хищников и паразитов насекомых- вредителей сельскохозяйственных культур.

Человек активно использует насекомых для получения продуктов питания (медоносная пчела), лекарственных препаратов (медоносная пчела, жуки-нарывники), шелка (тутовый шелкопряд) и других продуктов, в некоторых регионах насекомых употребляют в пищу. В последнее время все большее значение приобретает разведение хищных насекомых для борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, сорняками, повышения продуктивности посевов сельскохозяйственных культур, переработки биоорганических отходов и т. д.