Материал: Тип Членистоногие

ТИП ЧЛЕНИСТОНОГИЕ

Общая характеристика.

Членистоногие — самый высокоразвитый и наиболее богатый видами тип среди беспозвоночных животных. К нему относится более 1 млн. представителей; их можно встретить повсюду — в воде, почве, воздухе, на различных участках поверхности земли, в организме животных, растений и человека. Необычайному распространению способствовало появление в типе новых ароморфозов и идиоадаптаций.

Происхождение членистоногих связано с примитивными кольчатыми червями из класса Многощетинковые. На это указывает ряд общих признаков (например, для членистоногих также

характерна сегментация тела). Однако в отличие от кольчецов группы сходных сегментов формируют особые отделы тела: голову, грудь, брюшко. Количество сегментов в том или ином отделе сильно варьирует в разных систематических группах. Иногда отделы сливаются вместе, образуя, например, головогрудь или вообще один отдел, как у клещей. Отдельные членики или части тела имеют неодинаковое строение выполняют различные функции. Таким образом, в отличие от кольчатых червей метамерия тела членистоногих становится гетерономной.

Крупным ароморфозом явилось появление хорошо развитых членистых конечностей. По своему строению они гомологичны параподиям многощетинковых червей. Если сравнить примитивную двуветвистую конечность веслоногого рачка циклона с типичным параподием многощетинковых кольчецов, то становится очевидным сходство в плане их строения: и те, и другие состоят из основной части и двух ветвей. Отличие проявляется только в том, что конечности рачка имеют членистое строение. Трубчатые членики конечности соединены подвижными суставами между собой и телом. Такое строение обеспечивает разнообразие и сложность движений. Расположенные в разных частях тела конечности специализируются на выполнении различных функций: движения, дыхания, захвата и измельчения пищи — или преобразуются в копулятивные органы.

Другой очень важной особенностью членистоногих является развитие наружного скелета в виде хитинизированной кутикулы, являющейся производной покровного эпителия. С развитием экзоскелета и членистых конечностей возникает сложная мышечная система. Мышцы членистоногих представлены отдельными пучками поперечно-полосатых мышечных волокон. Они крепятся изнутри к кутикуле и не образуют сплошного кожно-мускульного мешка, как у червей. Кроме функции наружного скелета хитин предохраняет тело от высыхания и механических повреждений. В связи с тем что тело членистоногих покрыто плотным хитиновым покровом, их рост связан периодически происходящим линьками. Появление гетерономной сегментации тела, членистых конечностей, поперечно-полосатое мускулатуры наружного скелета необычайно увеличило подвижность животных, а следовательно, дало им большие преимущества в борьбе за существование и обеспечило их эволюционный успех.

Образование отделов тела привело к изменениям внутреннего строения членистоногих. В процессе эмбрионального развития происходит слияние целомических мешков при закладке мезодермы, а также соединение их с остатками бластоцеля. В результате образуется смешанная полость тела — миксoцель. Поэтому кровеносная система членистоногих незамкнута. Однако появляется сердце. По сосудам и в полости тела циркулирует гемолимфа (бесцветная или зеленоватая жидкость, выполняющая функции сходные с функциями крови). Она имеет двойную природу: частично соответствует крови, целомической жидкости.

Разнообразны органы дыхания членистоногих. У водных форм — жабры, у наземных — трахеи или легкие.

Пищеварительная система состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишок. Появляется сложно устроенный ротовой аппарат, представляющий собой видоизмененные передние конечности. С разными отделами кишечного тракта связаны пищеварительные железы.

Нервная система представлена надглоточным и подглоточным ганглиями, соединенными нервными тяжами (окологлоточное кольцо) и брюшной нервной цепочкой. Брюшная нервная цепочка усложняется за счет слияния нервных узлов в головном, грудном и брюшном отделах.

Органы чувств разнообразны и хорошо развиты:

• Сложные глаза

• Органы обоняния

• Осязания

• Вкуса

• Слуха

• Равновесия.

Выделительная система представлена видоизмененными метанефридиями:

• Антеннальными или коксальными

• Железами либо мальпигиевыми сосудами.

Все членистоногие раздельнополы, выражен половой диморфизм (анатомические различия между самцами и самками). Развитие как прямое, так и с метаморфозом.

Рассмотрим три класса членистоногих:

• Ракообразные

• Паукообразные

• Насекомые.

Класс Ракообразные

Большая часть представителей класса Ракообразные является водными животными. Некоторые виды, такие, как сухопутные крабы или мокрицы, могут жить на суше. Особенности строения класса видны на примере речного рака.

Тело состоит из головогруди и брюшка. Головной отдел имеет пять пар придатков. Передняя его часть называется акроном и содержит антеннулы (короткие усики, являющиеся органами осязания и обоняния) антенны (длинные усики, также представляющие собой органы чувств и иногда служащие для плавания). На последующих сегментах располагаются три пары конечностей, превратившихся в ротовой аппарат:

• верхние челюсти (жвалы);

• первые и вторые нижние челюсти (максиллы).

За головными сегментами следует восемь грудных, на которых также имеются конечности. Почти все конечности ракообразных основном имеют двуветвистое строение. Они состоят из членистого основания — протоподита — и двух членистых ветвей: экзоподита и эндопoдита.

Этот исходный план строения, однако, претерпевает значительные изменения, связанные с дифференциацией функций. Первые три конечности называют ногочелюстями; их строение наиболее соответствует общему плану. Кроме того, они имеют жабры и поэтому помимо захвата, удержания и проталкивания пищи выполняют дыхательную функцию.

Затем располагаются клешни, являющиеся B основном органом хватания, и далее ходильные ноги. Они отличаются тем, что у речного рака и многих высших ракообразных имеют одноветвистое строение, так как одна из ветвей (экзоподит) редуцирована. У их основания также располагаются жабры.

Брюшные конечности обычно менее развиты, выполняют локомоторную

и дыхательную функции. У самцов первая и вторая брюшные ножки видоизменены в совокупительный аппарат.

Покровы тела ракообразных представлены хитинизированной кутикулой, под которой залегает слой гиподермального эпителия. Мускулатура состоит из отдельных, своеобразно прикрепленных мышечных пучков: один конец мускула прикрепляется в области одного сегмента, другой — в области следующего членика. Эта особенность увеличивает подвижность тела.

Пищеварительная система речного рака состоит из трех отделов. Передняя кишка имеет хитиновую выстилку и начинается ротовым отверстием. За ним идет короткий пищевод, впадающий в желудок, разделенный на две части: жевательный и цедильный. В жевательном отделе происходит механическое измельчение

пищи, а в цедильном — пищевая кашица процеживается, уплотняется и поступает далее в среднюю кишку. В нее открывается проток пищеварительной железы — гепатопанкреаса, который выполняет функции печени и поджелудочной железы позвоночных. Длинная задняя кишка заканчивается анальным отверстием.

Органами дыхания рака являются жабры. Они располагаются на конечностях. У мелких ракообразных жабры отсутствуют и дыхание осуществляет вся поверхность тела.

Кровеносная система высших раков состоит из сердца, расположенного спинной стороне, и отходящих от него нескольких крупных сосудов. Из них кровь изливается в полость тела, омывает внутренние органы, а затем по венозным синусам поступает в жабры. В жабрах кровь окисляется и опять возвращается в сердце. У низших представителей класса нет крупных сосудов, иногда отсутствует даже сердце.

Нервная система ракообразных имеет вид цепочки. Только у некоторых видов сохраняется лестничный тип строения. У большинства раков происходит сближение ганглиев в продольном направлении. Особенно этот процесс выражен в головном отделе, в результате чего образуется головной мозг. В связи с укорочением тела у некоторых крабов все ганглии брюшной цепочки сливаются в один большой узел.

Разнообразны органы чувств. Наиболее важными и развитыми являются органы зрения. Имеются простые и сложные глаза. Простой, или непарный, глаз характерен для личинок и сохраняется на взрослых стадиях развития лишь у низших раков. Сложный, или фасеточный, глаз состоит из мелких глазков — омматидиев, количество которых достигает нескольких тысяч. Каждый глазок воспринимает часть предмета, а из их суммы складывается общая картина (мозаичное зрение). На конечностях, антеннах и антеннулах располагаются чувствительные клетки, с помощью которых раки распознают химические изменения в окружающей среде. У некоторых ракообразных имеется орган равновесия.

Выделительная система ракообразных представлена двумя антеннальными железами. Они начинаются небольшим целомическим мешочком, от которого отходит извитой канал. Этот канал впадает в мочевой пузырь, открывающийся наружу у основания антенн выделительной порой. Большая часть канала имеет зеленую окраску, поэтому часто выделительную систему рака называют зелеными железами.

Развитие ракообразных бывает прямое или с метаморфозом. Все ракообразные раздельнополы. У многих идов выражен половой диморфизм. Половые железы и протоки обычно парные. У речного рака метаморфоз отсутствует. Непрямое развитие чаще встречается у морских форм и имеет большое значение для расселения вида.

Класс Ракообразные включает два подкласса: Низшие и Высшие ракообразные. К низшим относят формы, которые обычно входят в состав пресноводного или морского планктона (дафнии и веслоногие рачки — циклопы, диаптомусы). Они являются кормом для рыб. Циклопы промежуточные хозяева широкого лентеца и ришты. Некоторые виды низших ракообразных, такие, как карпоеды, паразиты рыб. Многие высшие ракообразные употребляются в пищу (раки, крабы, омары, лангусты, креветки). Ракообразные служат промежуточными хозяевами для легочного сосальщика.

Класс Паукообразные

К классу Паукообразные в основном относятся наземные формы.

Тело их состоит из двух отделов: головогруди и брюшка. У фаланг и скорпионов хорошо видно, что эти части сохраняют сегментацию. Однако у пауков брюшко несегментированное, а у клещей тело утратило не только сегментацию, но и деление на отделы. Другой отличительной чертой этого класса является наличие шести пар конечностей. Первые две пары — хелицеры и педипальпы — участвуют в захвате и измельчении пищи. Остальные четыре пары — ходильные ноги. У взрослых паукообразных брюшко лишено типичных конечностей. Иногда сохраняются их производные — паутинные бородавки, легочные мешки, осязательные органы и другие образования.

Покровы тела паукообразных представлены хитинизированной кутикулой и гиподермой. Наружный слой не пропускает влагу и, следовательно, дает возможность существовать в очень сухих и жарких участках суши.

Для пищеварительной системы характерно наличие мускулистой сосательной глотки и слюнных желез. Это объясняется тем, что паукообразные поглощают только жидкую пищу. Секрет слюнных желез, а также печени вначале вводится в тело убитой добычи, разжижает ее ткани, которые затем засасываются глоткой. Такое пищеварение называют внекишечным. В среднюю кишку открываются протоки парной печени. У некоторых видов, особенно у клещей, она образует многочисленные и очень разветвленные выпячивания, которые увеличивают поверхность всасывания и задерживают большой объем пищи. Поэтому клещи могут голодать долгое время (до нескольких месяцев).

Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, которые открываются парой ветвящихся выделительных трубок на границе между средней и задней кишками. Выделение осуществляется почти сухими кристаллами мочевой кислоты. Кроме того, в эмбриогенезе и в молодом возрасте функционирует коксальные железы. У взрослых животных эти железы значительной степени утрачивают свое значение.

Кровеносная система сходна с таковой у ракообразных. Сердце в виде трубки с щелевидными отверстиями расположено над кишечником. У клещей кровеносная система развита очень слабо.

Органами дыхания являются легочные мешки или трахеи либо те и другие одновременно. Легкие представляют собой мешки, расположенные по бокам тела. Внутри мешков имеются складки, в которые заходит гемолимфа. Воздух попадает в легкие через дыхальца — стигмы — и заполняет промежутки между складками; здесь и происходит газообмен.

Нервная система состоит из головного мозга и брюшной нервной цепочки. Характерно слияние отдельных ганглиев образованием крупных узлов в головогруди и брюшке.

Органы чувств представлены органами осязания и зрения. Глаза простые, в количестве от 2 до 12. Различные раздражения окружающей среды воспринимаются чувствительными волосками, локализованными на педипальпах, конечностях и туловище.

Развитие паукообразных, за исключением клещей, прямое, Они раздельнополые, оплодотворение внутреннее. Это яйцекладущие, иногда живородящие животные.

Отряд Скорпионы насчитывает около 650 видов; в России встречается в южных районах. Сегменты головы и груди слились в нерасчлененную головогрудь. Около рта расположены небольшие хелицеры и значительные по размерам клешневидные педипальпы. Эти конечности служат для захвата и удержания добычи. Брюшко сегментировано, передняя его часть широкая, задняя - узкая, вытянутая. Последний ее членик заканчивается острым жалом, на конце которого открывается проток ядовитой железы. Ударом брюшка скорпион ранит жалом жертву или врага и впускает в рану яд. Пищей служат насекомые и другие членистоногие. Укол скорпиона может быть смертельным и для мелких млекопитающих; для человека он обычно не опасен, но вызывает

болезненное состояние.

Для представителей отряда Пауки характерно наличие паутинных желез. Паутина используется как ловчая сеть, для построения гнезд, защиты, спаривания и др. Головогрудь и брюшко пауков не расчленены на сегменты. Отряд включает более 20 тыс. видов, некоторые из них ядовиты. Многие пауки приносят пользу, истребляя вредных насекомых. В южных районах России обитают каракурт, тарантул. Укус тарантула болезнен, но не опасен, а каракурта — нередко смертелен для человека, крупного рогатого скота и лошадей.

Отряд Клещи насчитывает более 10 тыс. видов. Это мелкие паукообразные, характеризующиеся нерасчлененным телом. Развитие клещей происходит с метаморфозом: из яйца выходит личинка, она превращается в нимфу, за которой следует стадия взрослого животного - имаго. Обычно цикле развития происходит смена нескольких хозяев (насосавшись крови, многие клещи покидают хозяина и, претерпев линьку, нападают вновь). Весь период развития от яйца до половозрелой особи у разных видов клещей может длиться от полугода до нескольких лет. Сохраняя вирусы, рикетсии, бактерии в своем организме в течение ряда лет и передавая их потомству, клещи играют роль не только переносчиков, но и резрвуаров, хранителей возбудителей инфекций в природе.

Многочисленные почвенные клещи потребляют гниющие вещества почвы. Некоторые виды питаются продовольственными продуктами. Среди клещей встречаются паразиты растений, животных и человека. Многие виды являются переносчиками возбудителей различных заболеваний. Таежный клещ, собачий клещ, пастбищные клещи (семейство Иксодовые) являются эктопаразитами животных и человека и переносчиками возбудителей заболеваний: таежного энцефалита, сыпного тифа, туляремии и др.

Поселковый клещ (семейство Аргасовые) является переносчиком возбудителя клещевого возвратного тифа. К семейству Акариформные относится чесоточный клещ, возбудитель заразной болезни — чесотки. Это внутрикожный паразит, обитающий в эпидермисе кожи человека, собак, свиней и других животных. Самки прогрызают ходы в роговом слое, здесь они откладывают яйца, где и происходит дальнейшее развитие клеща. Появляются множественные расчесы, ночной зуд. Человек заражается при прямом контакте с больным через рукопожатие, общую постель, одежду и др., а также от животных. К этому же семейству относятся клещи — вредители пищевых продуктов — амбарный, мучной. С мучной пылью они могут попасть в дыхательные пути человека, вызвать их катар или приступы бронхиальной астмы.

Борьбу с клещами проводят с помощью ядохимикатов, а также соблюдением личной профилактики (защитные комбинезоны, отпугивающие препараты и др.).

Класс Насекомые

Насекомые — самый многочисленный класс типа членистоногих. Он насчитывает более 1 млн. представителей. Для насекомых характерно четкое разделение тела на голову, грудь и брюшко.

Голова состоит из четырех слившихся сегментов, несущих соответственно четыре пары придатков, которые представляют собой видоизмененные передние конечности. Первая пара — усики, или сяжки, — органы обоняния и осязания. Вторая — верхние челюсти — мандибулы, третья и четвертая пары — нижние челюсти максиллы.

Ротовой аппарат насекомых образован верхней губой ( кожная склада покровов головы ), парой верхних челюстей, парой нижних челюстей и нижней губой, которая образована путем слияния второй пары нижних челюстей. В соответствии с разнообразием способов питания ротовые аппараты разных групп насекомых значительно отличаются по строению.

Они могут быть:

• Грызущего,

• Грызуще-сосущего,

• Лижущего,

• Колюще-сосущего,

• Сосущего типа.

Однако все это многообразие результат изменения одного исходного типа — грызущего ротового аппарата.

Грудь состоит из трех сегментов, несущих три пары членистых ходильных конечностей. В зависимости от способа передвижения различают:

• Бегательный,

• Прыгательный,

• Роющий и другие типы конечностей.

Многообразие в строении ротового аппарата конечностей можно отнести к многочисленным идиоадаптациям, обеспечивающим наряду с другими факторами биологический прогресс насекомых. Кроме конечностей 2-й и 3-й сегменты груди большинства насекомых имеют по паре крыльев. Крылья развиваются из выпячиваний покровов тела. В жилки крыльев заходят нервы, трахеи и гемолимфа.

Брюшко состоит из 4 — 11 сегментов. Конечности на брюшке отсутствуют. Только у некоторых видов иногда сохраняются видоизмененные остатки конечностей, например в виде яйцеклада или вилочек на конце брюшка, которые помогают делать прыжки.

Покровы насекомых образованы однослойным эпителием – гиподермой и выделяемой ею хитинизированной кутикулой. Кожа богата различными железами (пахучими, воскоотделительными), выростами в виде шипиков, щетинок или волосков.

Мышечная система отличается высокой степенью сложности и специализацией отдельных элементов.

Пищеварительная система начинается ротовой полостью, куда открываются протоки слюнных или прядильных желез, как у гусениц бабочек. Передняя кишка дифференцирована на глотку и пищевод, который часто имеет расширение – зоб. У некоторых насекомых существует жевательный желудок. В средней кишке находятся многочисленные складки, которые, по-видимому, гомологичны печени других членистоногих. Задняя кишка, кроме функции удаления остатков пищеварения, принимает участие в выделении продуктов обмена.

Основную функцию выделительной системы осуществляют мальпигиевы сосуды — длинные тонкие трубочки, которые слепозамкнутым концом лежат в полости тела, а другим — впадают в кишечник на границе средней и задней его частей. Кроме того, продукты обмена откладываются в жировом теле. Отсюда они никогда не выводятся, поэтому жировое тело является "почкой накопления". Помимо выделительной функции жировое тело содержит питательные вещества, которые расходуются в период

метаморфоза.

Органы дыхания насекомых представлены системой трубочек — трахей. Они пронизывают все тело и поставляют кислород непосредственно к клеткам. Трахеи возникают у зародыша, как выпячивание эктодермы, имеют хитиновую выстилку, препятствующую спадению стенок. По бокам тела находится до 10 пар дыхалец (стигм), ведущих в каналы, от которых и берут начало трахеи. У малоактивных насекомых в условиях повышенной влажности поступление кислорода в систему трахей осуществляется за счет диффузии. Пониженная влажность среды и активизация поведения животных приводят появлению специальных дыхательных движений (сокращение и расслабление брюшка). У многих личинок, живущих в воде, трахеи замкнутым. Кислород диффундирует через трахейные жабры.