Взаимодействие крыльев во время полета

Крылья насекомых

Каждое крыло представляет собой видоизмененную складку стенки тела и берет начало от места соединения тергита и плейрита соответствующего сегмента груди. Его основание окружено эластичной сочленовой мембраной, благодаря чему оно может двигаться относительно тела, приводимое в движение летной мускулатурой.

крыло состоит из двух слоев, между которыми находится щель, представляющая собой продолжение внутренней полости тела.

По всей поверхности крыла располагаются пересекающиеся трубчатые утолщения – жилки: в них лежат нервные волокна и трахеи. Между жилками находятся ячейки;

 

По плотности крылья могут быть перепончатыми, кожистыми и роговыми

 

Строение жилок

Жилками называются трубчатые утолщения различного диаметра, расположенные по поверхности крыльев насекомых (между верхним и нижним слоями крыловой пластинки). Они представляют собой каналы, заполненные гемолимфой, в которых находятся нервы и трахеи, выходящие из внутренней полости тела.

Жилки являются каркасом крыла, его опорной системой; пространства между ними называются ячейками. Ячейки выполнены особой субстанцией – кутикулой, которая тоже находится между слоями.

Расположение жилок на крыле

Главными называют продольные жилки, лежащие по длиннику крыла:

1. костальную (Costa, C) которая находится вдоль его переднего края. Она самая мощная из всех, может доходить до вершины или огибать крыло по всему периметру.

2. субкостальную (Subcosta, Sc), лежащую сразу за костальной (ниже). Она более короткая и тонкая, сливается с костальной у вершины крыла.

3. радиальную (Radius, R) – эта жилка следует за субкостальной и часто делится на две ветви:

1. продолжение радиальной и

2. заднюю ветвь радиальной;

4. медиальную (medialis, M) – находится в области середины крыла, соединяется поперечными анастомозами с ветвями радиальной жилки.

5. кубитальную (Cubitus, Cu) – пятую по счёту. Она располагается ближе к задней части крыла и по ходу делится на 2-3 ветки.

6. анальные жилки (Analis, A) – несколько жилок, расположенных ниже кубитальной; они могут проходить по крылу в виде одного канала, но иногда разветвляются и дают до 5 веточек.

 

Типы жилкования

У разных насекомых жилки крыла могут неодинаково располагаться по поверхности крыловой пластинки. В зависимости от этого, выделяют несколько типов жилкования:

· продольное: жилкование, характеризующееся большим количеством продольных жилок, развитых гораздо сильнее поперечных.

· сетчатое: жилкование крыльев, при котором многочисленные поперечные и продольные жилки развиты одинаково (как у стрекоз).

· ячеистое: малочисленные продольные и поперечные жилки образуют крупные ячейки (как у мух, пчёл, цикад и др). (фото)

 

 

Онтогенез

В начале своего онтогенеза крыло является сплюснутым в дорсовентральном направлении мешком, внутренняя полость которого является продолжением полости тела. Стенки, являясь продолжением стенок тела, состоят из гиподермальных клеток, под которыми располагается базальная мембрана. Первоначально полость крыла заполнена гемолимфой, позднее в неё врастают ответвления трахей и нервы.

Позднее делящиеся гиподермальные клетки образуют складки крыла, одновременно они образуют кутикулу, первоначально мягкую. Окончательное развитие крыла происходит после вылупления имаго из куколки. Под воздействием нагнетаемой гемолимфы, крыло растягивается приобретая окончательные размеры и форму, при этом гиподермальные клетки превращаются из цилиндрических в плоские. Происходит затвердение кутикулы и сближение дорсальной и вентральной поверхностей. Позже плазма клеток дегенерирует, и обе хитиновые пластинки соединяются (например, таракан)

Однако в местах залегания трахей и нервов процесс происходит по другому пути. Гиподерма и хитин образуют по ходу трахей выпуклости. Выпуклость спинной пластинки расположена напротив брюшной, и вместе они образуют трубку, полость которой заполнена гемолимфой, а внутри неё проходят трахея и нервы. Таким образом формируются жилки.

 

Происхождение

Существует две основные гипотезы возникновения крыльев. Согласно первой, крылья возникли с паранотальних лопастей грудных тергитов. Согласно второй, они представляют собой видоизмененные абдоминальные жабры, сходные с жабрами личинок современных подёнок.

 

Сочленение

Существо сочленовой конструкции состоит в том, что основные концы продольных жилок не доходят до тела и заканчиваются в крыловой мембране. Этим обеспечивается свободное качание крыла. Между концами жилок и телом в мембране лежит система сочленовых пластинок, которые ограничивают возможность сгибов по иным направлениям. Некоторые пластинки имеют собственную мускулатуру. Одни пластинки лежат в дорсальной мембране и связаны с тергитом, другие лежат в вентральной мембране и являются производными плейрита, третьи - двуслойны и включены в обе мембраны.

Край тергита, где начинается мембрана, имеет довольно сложную форму. Скутум образует две тергальные лопасти - переднюю и заднюю. Главная группа сочленовых пластинок - аксиллярная - связана именно с этими образованиям и состоит из 3-4 пластинок.

Первая аксиллярная пластинка причленена к тергиту так, что линия соединения параллельна продольной оси тела, что обеспечивает качание крыла в одной плоскости. Со стороны крыла один конец пластинки сочленен с субкоксальной жилкой, другой - со второй аксиллярной пластинкой. Вторая аксиллярная пластинка со стороны крыла соединена с радиальной жилкой, с медиальной пластинкой и третьей аксиллярной пластинкой. Пластинка двухслойна и лежит и в дорсальной, и в вентральной мембране. Вентральная ее часть лежит на плейральном столбике, таким образом она является главным опорным элементом крыла при его качании. Третья аксиллярная пластинка также двухслойна и соединена с задней тергальной лопастью, со второй аксиллярной пластинкой, с медиальной пластинкой и с анальными жилками. Эта пластинка имеет собственную мышцу, которая прикрепляется внутри тела к стернальному гребню. При сокращении этой мышцы пластинка вращается вокруг оси и учавствует в складывании крыла. Медиальные пластинки двухслойны и лежат у основания медиальных и кубитальных жилок. Принимают участие в складывании крыла. На переднем крае сочленовой мембраны находятся плечевая пластинка и тегула. Вдоль заднего края идет аксиальный лигамент - гибкое утолщение края между югальной областью крыла и тергитом. Вентральными элементами крылового сочленения являются базаларные и субаларные пластинки, лежащие соответственно впереди и позади плейрального столбика и имеющие собственную мускулатуру.

Механизм полёта

 

Для осуществления полета крылья должны иметь особое расположение и возможность свободно двигаться. Как известно, крыловые пластинки прикрепляются к мембране на задней части груди (птероторакса), располагаясь по боковой поверхности соответствующего сегмента, на границе его тергита и плейрита. Плейрит обладает свойством растяжимости, а тергит способен несколько смещаться вверх и вниз относительно плейрита, поэтому каждое крыло имеет возможность совершать взмахи с амплитудой до 180 градусов.Основание крыловой пластинки погружено внутрь тела. Это один из важных факторов, благодаря которым возможен полет.

Крыло насекомых можно сравнить с двуплечим рычагом. Короткое плечо представлено его внутренней частью (основанием), которая скрыта под мембраной, а длинное располагается снаружи: собственно, эту видимую часть и принято считать крылом. На внутренней поверхности экзоскелета, сразу под местом сочленения крыла с телом, находится плотный выступ, который называют плейральным столбиком; данная структура играет роль точки опоры при взмахе крыльев.

Когда насекомое собирается расправить крылья, оно сокращает специальные мышцы (крыловые мышцы), прикрепленные к спинке. Спинка перемешается немного вниз, надавливая на внутреннюю часть крыловой пластинки. Она, в свою очередь, упирается в плейральный столбик. При этом основание крыла опускается, а его наружная часть одновременно идет вверх. Если же необходимо опустить крыло, спинка снова поднимается, и все приходит в исходное положение.

 

 

Скорость и дальность полета

быстрее всего летают средние и крупные мухи, бабочки и стрекозы. Жуки им в этом уступают: с увеличением размера тела Жесткокрылые становятся более тяжелыми и неповоротливыми. Насекомые летают достаточно быстро, и их проворность напрямую зависит от активности работы крылового аппарата. Чем больше крылья и чем легче тело, тем меньше крыловых биений требуется для движения Двукрылым, которым по понятным причинам требуется работать крыльями еще интенсивнее, приходится быть активнее

 

Обычно насекомые стараются не взлетать при неблагоприятных условиях среды

 

 

Брюшко насекомых

 

Брюшко насекомых – отдел тела насекомых, который разделен снаружи на несколько сегментов, может нести многочисленные придатки и заключает в себе большую часть внутренних органов.

 

Количество сегментов брюшка

В типичных случаях оно включает десять или одиннадцать сегментов – «колец», которые крепятся друг к другу и формируют висцеральный отдел. 11-й сегмент встречается только у бессяжковых, двухвосток и других Первичнобескрылых – наиболее примитивных форм насекомых. У высокоразвитых видов задние членики редуцируются либо вворачиваются внутрь тела.

 

Количество сегментов брюшка зависит и от стадии развития: у личинок они, как правило, имеются в максимально возможном количестве, а у имаго их меньше.^[5]

У взрослых они также зачастую сливаются между собой и имеют неравномерную толщину, поэтому обладатели короткого брюшка и малых размеров тела отличаются тем, что на их висцеральном отделе число явно различимых колец может сокращаться до трех. Впрочем, у большинства представителей класса насекомых среднее количество сегментов колеблется от 5 до 8.

 

Первый сегмент брюшка у Стебельчатобрюхих (Перепончатокрылых) называется проподеумом и сливается с задней частью грудного отдела, а второй при этом преобразуется в тонкий стебелек. Благодаря такому строению, брюшко приобретает большую подвижность по отношению к груди, и насекомому становится удобнее манипулировать жалом (пчелы) или наносить уколы яйцекладом (наездники).

Сегменты брюшка имаго, в отличие от личинок, никогда не имеют функционирующих конечностей, а их редуцированные ногипредставлены только в виде придатков.

Структура сегмента

Кутикулярные кольца висцерального отдела имеют строение, напоминающее морфологиюгруди. Каждый сегмент разделен на две части в форме полуколец – верхнюю и нижнюю. На боковых сторонах тела они соединены между собой при помощи тонкой эластичной плейральной мембраны.^[5] (фото) Такая же подвижная структура находится и в местах сочленений соседних сегментов. Это приспособление позволяет брюшку достаточно сильно изменяться в размерах, в 2-5 раз растягиваясь после приема пищи или в период созревания яиц (у самок).^[2]

У певчих насекомых – поденки, цикады – в брюшке находятся воздушные полости. Растягивая и сокращая плейральные мембраны, они нагнетают и выпускают из брюшного отдела воздух, получая возможность воспроизводить характерные звуки.^[2] А некоторые, например, рабочие муравьи рода Myrmecocystus, имеют в пределах брюшка специальные резервные органы, в которых они в больших количествах накапливают пищевые субстраты для кормления обитателей гнезда и собственного питания. Будучи «заполненными», брюшки этих муравьев имеют вид прозрачных золотистых капель размерами в несколько раз больше груди и головы; по мере потребности насекомые отрыгивают пищу для соплеменников, а затем снова пополняют запасы.^[3]

Форма брюшка

Форма брюшка может быть очень разной, и ее особенности в основном зависят от образа жизни: чем лучше летает насекомое, тем более обтекаемая и правильная форма у его висцерального отдела. Чтобы не оказывать сопротивление при перемещении в воздухе, все придатки на брюшке (в первую очередь, волоски) растут в направлении спереди назад.

Помимо цилиндрического, брюшко может быть сферическим, уплощенным в верхне-нижнем направлении, булавовидным, треугольным в сечении и т.д. У большинства жуков оно утолщено в середине и сужено к концу, при этом его нижняя поверхность почти плоская, а верхняя, под крыльями – выпуклая.

Спереди брюшной отдел может непосредственно переходить в грудь (бабочки), либо отделяться от нее «стебельком» (шмели) или перетяжкой, как у некоторых жужелиц. В задней части он чаще всего веретенообразно сужается, формируя закругленную вершину. Однако, к примеру, жуки-короеды отличаются укороченным, как бы «обрубленным» брюшком, имеющим форму усеченного конуса.

Придатки брюшка и наружные образования брюшка

По происхождению и назначению все дополнительные структуры висцерального отдела можно разделить на три группы:

· редуцированные конечности или измененные членики (церки, ложные ноги,анальная пластинка, гипандрий);

· дополнительные образования, не имеющие обособленных функций (волоски, выросты);

· самостоятельные органы и их части, располагающиеся или открывающиеся на поверхности брюшка (копулятивный аппарат, анальное отверстие, дыхальца).^[2]

Ввиду того, что у различных насекомых бывает разное количество члеников брюшка, многие придатки и органы не имеют «постоянного» места и могут быть расположены в разных его частях. Большинство из них находится на заднем конце тела.^[5]

Дыхальца

(стигмы) – отверстия, закрытые тонкой мембраной, через которые происходит газообмен. Они находятся на каждом сегменте висцерального отдела, по бокам, в области соединения верхнего и нижнего полуколец.^[4]

Ложные ноги

– редуцированные и видоизмененные конечности. Они не содержат локомоторной мускулатуры и не служат для передвижения у взрослых, но имеют упрощенное строение и активно используются у истинных и ложных гусениц.^[5] Помимо этого, на теле насекомых любой стадии развития могут быть редуцированные ноги, не выполняющие функций или вообще представленные в виде выростов. Например, гусеница королевской ореховой бабочки имеет весьма необычный вид: помимо основных ложных ног, на каждом сегменте ее брюшного отдела находится по несколько редуцированных разветвленных ложноножек.^[2] (фото)

Церки

– членистые придатки, расположенные на последнем сегменте брюшка в виде «хвоста». Их два, реже три, они происходят из редуцированного 11 членика и могут иметь разную длину: от практически незаметных у мухи до очень выраженных у домового сверчка. Высшие формы насекомых лишены этих добавлений.^[5]

Половые придатки и органы

– компоненты репродуктивной системы, которые обычно располагаются на 8 или 9 сегментах. Условно их принято считать главной частью брюшка. Более того, иногда членик висцерального отдела, на котором они расположены, выделяют в отдельный генитальный сегмент. Соответственно этому, кольца, лежащие спереди от него, называют прегенитальными, а сзади – постгенитальными.^[2]

Копулятивный аппарат

– орган размножения, локализованный на задней части брюшка у самцов. Отличается большим разнообразием вариантов строения, поэтому зачастую именно его морфологические особенности позволяют энтомологам верифицировать друг от друга виды-«близнецы».^[4]

Грифельки

– придатки генитального сегмента у самцов. При типичном 10-сегментном брюшке они располагаются на нижней поверхности 9 сегмента.^[4]

Яйцеклад

– придатки генитального сегмента у самок в виде парного (как правило) выроста. Он может подвергаться многочисленным видоизменениям. Например, у ос и шершней придаток преобразован в жало, хотя при этом одновременно продолжает выполнять и основную функцию.^[5] Многие виды Жесткокрылых отличаются тем, что основной яйцеклад у них редуцируется, а по основному назначению используется вторичный, который также носит название телескопического.^[1]

Анальное отверстие

– отверстие для выведения не переваренных остатков пищи из задней кишки, обычно находится в задне-нижней части брюшка.^[2]

Окраска насекомых

 

Окраска – цвет тела насекомого, обусловленный присутствием в нем пигментов и/или особым строением кутикулы с наличием в ней оптически активных частиц.

 

Типы окраски

Большая часть насекомых имеет очень скромную окраску, и потому они малозаметны. Но среди них есть те, кто демонстрируют невероятную интенсивность и многообразие цветов, аналогию которым почти невозможно найти в живой природе – особенно много таких созданий среди тропических видов. (фото)

Цвет насекомых связана с особенностями структуры их гиподермы или экзоскелета, и подразделяется на три типа:

· Пигментный (химический)

· Структурный (оптический, физический)

· Комбинированный (смешанный).^[1]

Пигментная окраска

Пигментная (химическая) окраска обусловлена присутствием в покровах особых красящих веществ – пигментов. Она присуща большинству насекомых и характеризуется большим разнообразием возможных цветов, которые обеспечиваются наличием определенных пигментов, а чаще их сочетаний. Такая окраска бывает достаточно яркой, однако, в любом случае, она является матовой, то есть не дает блеска с переливом.^[5]

Красящие вещества могут располагаться не только в поверхностных слоях наружной стенки тела, но и глубже. В зависимости от локализации пигментов различают несколько типов окраски:

 

Пигментная окраска

· Кутикулярная: пигменты расположены в кутикуле. Она очень стойкая и мало изменяется после того, как насекомое умирает, т.к. кутикула является химически инертной структурой и практически не меняется после прекращения жизнедеятельности организма. Такая окраска остается даже в отпечатках ископаемых насекомых.^[2] Например, у вымершего вида doridium mirtumсохранился рисунок крыльевс дугообразными светлыми полосами на темном фоне. По такому же типу окрашены покровы у многих жуков.^[5]

· Гиподермальная: красящие агенты находятся в гиподермальном слое. После гибели насекомого гиподерма быстро распадается, поэтому цвет меняется, и прежний окрас исчезает. К гиподермальным относят голубые и зеленые участки на теле стрекоз, которые посмертно становятся серо-бурыми.^[5]

· Субгиподермальная: собственно пигментов в покровах нет, однако через прозрачнуюкутикулу видна окраска жирового тела, гемолимфы или просматривается содержимое кишечника. В качестве наиболее типичного примера можно привести цвет личинок, обитающих внутри растений и в почве; обычно они имеют светлые оттенки.^[2]

· Супракутикулярная: четвертая, дополнительная разновидность, признаваемая не всеми авторами. Она обусловлена наличием на поверхности тела стирающегося налета. К примеру, у имаго некоторых стрекоз на брюшке и груди образуется легко стирающийся пушок, похожий на матовый налет на ягодах сливы или винограда, а у червецов все тело покрыто белой порошкообразной субстанцией, которая остается на ладони, если взять насекомое в руки.^[5] (фото)

Пигменты

Окраска тела насекомых формируется благодаря нескольким группам пигментов.

Меланины

Имеют общее значение и встречаются у большинства видов; по структуре эти вещества схожи с меланином кожи и волос человека, но их точное строение до конца не изучено. Это обширная группа химических соединений, которые обычно откладываются в поверхностных слоях кутикулы. Основной цветовой спектр меланинов начинается от светло-бежевой и охряной и заканчивается темно-коричневой и черной окраской, в некоторых случаях подобное происхождение имеют и красные цвета.^[4]

Пигменты этой группы, как правило, равномерно распределены в веществе кутикулы, поэтому места утолщения и уплотнения наружного скелета содержат больше меланинов и становятся более темными. Так, грудные сегменты нередко кажутся темнее брюшка, на котором кутикула тоньше, а мощные мандибулы часто бывают более насыщенными по цвету в сравнении с остальными частями головы.^[5]

Очень многие насекомые имеют почти исключительно меланиновую окраску, например, тараканы, куколки многих бабочек и мух, и т.д. На их примере можно заметить, что первые несколько часов после очередной линьки цвет их тела остается светлым. Для того, чтобы он потемнел, необходим контакт пигмента с воздухом. Если на какое-то время перекрыть насекомому доступ кислорода, его окраска останется почти белой.^[5]

Пуриновые пигменты

По строению эти вещества являются дериватами мочевой кислоты; они могут придавать телу насекомого белый, желтый и оранжевый цвет. Присутствие данных пигментов было обнаружено в гиподерме и крыльях некоторых насекомых. Подобной окраской отличаются белые крылья бабочек-белянок, гиподерма тела ос и т.д.^[1]

Каротиноиды

Придают красный, желтый, оранжевый цвет, характеры, к примеру, для личинок колорадского жука. В то время, как они питаются листьями картофеля, содержащийся в них каротин (предшественник витамина А) задерживается в организме и откладывается в органах и гиподерме (фото) Эти вещества относятся к так называемым заимствованным пигментам, так как образуются из компонентов поступающей пищи. Цвет насекомого, тело которого окрашено такими пигментами, может меняться, если в его питании сокращать содержание природных пигментных веществ.^[5]

Флавоновые пигменты

Дают примерно такой же спектр цветов, как и каротиноиды; встречаются в теле клопов Coreidae, желтых крыльях бабочек Melanargia. Аналогично каротиноидам, являются заимствованными, происходят из растительных продуктов, окрашенных в желтые и оранжевые цвета.^[5]

Антоцианы

Имеют сиреневый, фиолетовый цвет, присущи личинкам долгоносика и пилильщика. Антоциановые пигменты присутствуют в теле тех насекомых, которые употребляют в пищу растения бордового, фиолетового цвета, например, цветную капусту, баклажаны, лепестки и тычинки некоторых цветов, красный виноград, плоды ежевики и др.^[5]

Хлорофиллоподобные пигменты

Обеспечивают зеленую окраску тела. Так как подобный цвет чаще всего имеют растительноядные виды (например, кузнечики), неоднократно высказывалось предположение о том, что такие пигменты происходят из потребляемой пищи. Локализация этих веществ может быть очень разной. Например, они находятся в кутикуле куколки махаона, крови некоторых гусениц, гиподерме листовидки Phyllium.^[5]

Долгое время вопрос о сходстве хлорофиллоподобных пигментов с хлорофиллом растений оставался дискутабельным. Химически у них было обнаружено много общего, однако непонятным оставался факт, почему зеленую окраску также имеют не только растительноядные виды, но и некоторые хищники, которые не получают хлорофилла.^[5] Позже было доказано, что у последних такой цвет обусловлен наличием в теле не хлорофилла, а биливердина – его «дальнего родственника», с которым он имеет общего предшественника – молекулу глицина.^[2]

Птеридины

Являются флуоресцирующими пигментами, обнаружены в крыльях, глазах и других тканях. В ряде случаев белая, желтая, оранжевая и красная окраска насекомых создается этими веществами.

Оммохромы

Светозащитные пигменты, локализованные в клетках, прилегающих к светочувствительным клеткам омматидиев сложных глаз насекомых. Благодаря наличию оммохромов, глаза насекомых могут быть красного, желтого и коричневого цветов. Оммохромы содержатся и во многих других тканях насекомых, например, в гиподерме, а у бабочек они являются экскретами и одновременно пигментами крыльев.^[4]

Помимо перечисленных, существуют и другие пигменты, более или менее часто встречающиеся у насекомых.

Структурная окраска

Структурная, или физическая окраска, обусловлена особым строением хитиновой кутикулы, которая создает возможность для возникновения определенных оптических эффектов. Цвет покровов тела насекомого, обусловленный физическими явлениями, не связан с присутствием в кутикулепигментов, хотя они и могут играть дополнительную роль, внося свои нюансы в общее восприятие окраски. В результате наличия светоотражающих и преломляющих частиц происходят явления рассеивания, интерференции и отражения, разлагающие белый свет на лучи разного спектра. Таким образом, физическая окраска может быть любой. Ее характерная особенность состоит в том, что она всегда имеет характерный металлический блеск.^[5]

В зависимости от преобладающего физического явления, оптическую окраску можно разделить на две разновидности – интерференционную и дифракционную.

Интерференционная окраска

обусловлена особым расположением оптически активных структур. Если они имеют довольно крупные размеры и нерегулярно распределены по поверхности кутикулы, цвет, который приобретает тело насекомого, воспринимается как белоснежно-перламутровый. В том же случае, когда светоактивные образования располагаются в определенном порядке (регулярно), и расстояния между ними сравнимы с длиной волны для определенного спектра, возникает явление интерференции. В результате усиливается определенный цвет, который меняется и переливается при изменении угла зрения.^[4]

Эта окраска характерна для многих насекомых: парусников, голубянок, мелких поденок и златоглазок. Однако одним из самых представительных примеров являются крылья тропических бабочек Urania. Они имеют особый рисунок: зелено-голубые пятна и полосы на темном фоне, которые при полете и взмахах крыльями переливаются всеми цветами радуги. (фото)

Дифракционная окраска

, встречающаяся у некоторых бабочек и у ряда жуков (жужелицы и др.), возникает на тонких дифракционных решетках кутикулы, причем она сохраняется даже на коллоидных слепках с поверхности тела. Так создаются многие металлические или радужные окраски жуков, ночных и дневных бабочек.^[4]

Примером такой окраски может служить тропические бабочки из рода Morpho и многие другие представители тропических нимфалид. Изучение с помощью электронного микроскопа показало, что каждое ребрышко составлено из множества групп параллельных, чрезвычайно тонких продырявленных пластинок. Данные, полученные при исследовании, свидетельствуют о том, что ребрышки с более простой структурой создают неметаллическую окраску, и только при наличии ребрышек со сложной структурой получается та ослепительная радужная окраска, которой знамениты эти бабочки.^[4]

Функции окраски

«Выбор» цвета для насекомых не случаен, особенности окрашивания тела всегда имеют определенное назначение. Маскирующие цвета, как правило, позволяют растительноядным видам защищаться от хищников (зеленые кузнечики не видны на фоне листвы); в то же время, цвет, позволяющий слиться с природным фоном, может быть и у самих хищников (богомол подстерегает жертву, пользуясь своей «невидимостью»). Иногда характерные цвета и рисунок позволяют насекомым узнать особь своего вида и выделить партнера.^[2]

Наличие ярких покровов тоже имеет определенный биологический смысл. У кого-то он предупреждает о ядовитости его носителя, наличии у него защитных пахучих желез,жала или других механизмов защиты, предостерегая врагов от нападения. Например, черно-желтая окраска брюшка пчел существует именно для этого; аналогично, яркой окраской отличаются многие ядовитые гусеницы. (фото) Есть и вполне беззащитные виды, которые пользуются своим соседством с ядовитыми насекомыми и «притворяются» ими, повышая свои шансы на выживание – к примеру, контрастную «пчелиную» окраску имеют не только сами пчелы, но и несколько видов мух.^[2]

Особенности окраски некоторых насекомых в совокупности с особой формой поведения помогают им избегать возможных опасностей. Так, вспыхивающий палочник Tropidoderus rhombus имеет зеленоватый цвет, но крылья у него яркие, хотя в сложенном состоянии они не видны. При приближении врага насекомое резко взлетает, расправляя крылья, что создает видимость вспышки и сбивает с толку противника.^[3]

Есть насекомые, которым цвет помогает в терморегуляции. У того же палочника в зависимости от температуры воздуха пигменты мигрируют либо в клетки гиподермы, либо за их пределы, что вызывает изменение окраски. При 25-30 градусах насекомое имеет зеленый цвет, а со снижением температуры темнеет, что изменяет степень поглощения тепла.^[3]В других случаях цвет и температура соотносятся иначе. Так, весенние поколения бабочек – медведиц, развивающиеся при небольшом прогревании воздуха, желто-оранжевые, а летние поколения, появляющиеся при жаркой погоде, имеют бурые крылья.^[2]

 

Строение кишечного канала

Кишечный канал состоит их трех основных отделов:

· передняя кишка (стомодеум);

· средняя кишка (мезентрон);

· задняя кишка (проктодеум).^[1] (фото)

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:

· кардиальный – между передней и средней кишкой;

· пилорический – между средней и задней кишкой;

· ректальный – между отделами задней кишки.

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

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)

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:

· тонкая кишка;

· прямая кишка.

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]

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.