Для проведення занять із навчальної дисципліни «Ентомологія»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

(Частина 1)

Для проведення занять із навчальної дисципліни «Ентомологія»

 

Умань — 2012

 

 

Автори:

кан. біол. наук, доцент УНУС М.Я. Мусатенко

кан. біол. наук, доцент УНУС С.В. Суханов

кан. с.-г. наук, доцент УНУС І.В. Крикунов

стар. викладач УНУС В.І. Германова

викладач УНУС А.С. Слонь

 

Рецензенти:

кан. с.-г. наук, доцент УНУС Д.М. Адаменко

кан. біол. наук, доцент кафедри зоології

Харківського національного педагогічного

університету ім. Г.С. Сковороди Т.Ю. Маркіна

 

 

Методичні вказівки (Частина 1) / Мусатенко М.Я., Суханов С.В., Крикунов І.В., Германова В.І., Слонь А.С. – 2012. – 72 с.

 

 

Розглянуто питання загальної ентомології, присвячені систематиці, біології, фізіології та розвитку комах

 

Методичні вказівки затверджено на засіданні кафедри захисту і карантину рослин (протокол № 1 від 28 серпня 2012 р.).

Рекомендовано до видання методичною комісією факультету плодоовочівництва, екології та захисту рослин УНУС (протокол №__ від __ серпня 2012 р.).

 

 

Ó М.Я. Мусатенко, С.В. Суханов,

І.В. Крикунов, В.І. Германова,

А.С. Слонь, 2012

 

ЗМІСТ

Передмова…………………………………………………………………….
Тема № 1. Знайомство з групами тварин — шкідниками сільськогосподарських рослин……………………………………………...
Тема № 2. Зовнішня будова комах (ейдономія комах)……………………
Тема № 3. Анатомія і фізіологія комах……………………………………
Тема №4. Біологія розвитку і розмноження комах……………………….
Тема №5. Систематика і класифікація комах………………………………
Тема №6. Типи пошкоджень рослин шкідниками………………………..
Тема № 7. Основні принципи і методи захисту сільськогосподарських культур від шкідливих організмів…………………………………………
Список рекомендованої літератури……………………………………….

ПЕРЕДМОВА

 

Серед факторів, які обмежують можливість отримання врожаю на рівні біологічних властивостей культури, найважливішим є життєдіяльність живих організмів, які харчуються сільськогосподарськими рослинами (шкідники), паразитують на них (збудники хвороб) або конкурують за середовище існування (бур’яни). Шкідники, хвороби та бур’яни призводять, в середньому, до втрат 25–30 % потенційного врожаю. При цьому найбільшу роль відіграють шкідники, серед яких домінуючими є тварини Класу Комахи.

Сучасні системи інтегрованого підходу до захисту рослин від шкідників мають на меті не повне їх знищення, а використання різних методів (організаційно-господарські та селекційно-насіневі заходи, агротехнічний, хімічний, біологічний метод тощо), які обмежують їх чисельність і шкідливість на мінімальному рівні. При цьому використання хімічного захисту (пестицидів) проти шкідливих видів повинно бути обґрунтованим, високоефективним і з найменшим негативним впливом на навколишнє середовище. Тому сільськогосподарська ентомологія є базовою в розробці способів обмеження чисельності і шкідливості комах, які ґрунтуються на їх біологічних особливостях.

Методичні вказівки для практичних занять з ентомології складений відповідно до типової програми і робочого навчального плану розробленого для студентів, які навчаються за напрямами «Агрономія» та «Захист рослин».

Перше заняття (Тема 1) присвячене розмаїттю шкідливих організмів агроценозів і місцю комах в системі органічного світу.

На наступних заняттях (Тема 2, 3, 4) розглядаються питання біології комах (ейдономія, анатомія і фізіологія, розвиток і розмноження).

При вивченні Теми 5 студенти ознайомлюються з сучасною систематикою Класу Комахи та основними представниками відповідних систематичних категорій.

Тема 6 присвячена практичним аспектам ентомології, а саме визначенню комплексів шкідників за типом пошкодження вегетативних та генеративних органів рослин.

Останнє заняття (Тема 7) присвячене загальним питанням інтегрованого підходу в захисті рослин, його принципам і головним методам.

Методичні вказівки рекомендований для студентів вищих навчальних закладів аграрного спрямування.

 

ТЕМА № 1.

ЗНАЙОМСТВО З ГРУПАМИ ТВАРИН — ШКІДНИКАМИ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ РОСЛИН

Мета заняття: Ознайомитися з тваринами (тип, клас, ряд), представники яких є шкідниками сільськогосподарських культур, їх будовою; особливостями розмноження і розвитку; шкідливістю.

 

1. Тип Круглі черви, або первиннопорожнинні — Nemathelminthes

2. Тип членистоногі — Arthropoda.

3. Тип молюски, або м’якуни — Mollusca

4. Тип хордові — Chordata

 

Завдання заняття: Описати і вивчити загальну характеристику та замалювати представників основних типів тварин, які є шкідниками сільськогосподарських культур: круглі черви; молюски, або м’якотілі; хордові та членистоногі.

 

Загальні відомості

Систематика (від грецького — συστηματικός — ціле, складене із частин, зв’язане ціле, впорядкований, що відноситься до системи) розділ біології присвячений опису, визначенню («дати назву») та класифікації всіх існуючих та вимерлих організмів. Вона ґрунтується на даних біологічних наук про організми і визначає місце видів в системі органічного світу.

Згідно сучасної класифікації царство Тварини (Animalia) складається з двох підцарств: Одноклітинні (Protozoa) та Багатоклітинні (Metazoa), які в свою чергу поділяються на типи, класи, ряди, родини та види.

Сучасна систематика виділяє певну кількість типів тварин, серед яких є такі, що включають організми, що відіграють значну роль в житті людини харчові об’єкти, паразитичні види, шкідники сільськогосподарських рослин та їх антагоністи.

Основними типами тварин є:

1. Найпростіші	6. Кільчасті черви
2. Губки	7. Членистоногі
3. Кишковопорожнинні	8. Молюски або м’ягкотілі
4. Плоскі черви	9. Голкошкірі
5. Круглі черви	10. Хордові

Шкідники сільськогосподарських культур належать до чотирьох типів: круглі черви, членистоногі, молюски та хордові.

 

Хеліцерові,

Первиннотрахейні,

Зябродихаючі,

Трахейнодихаючі.

 

Підтип Трахейнодихаючі, клас Комахи — Insecta.

Різноманітних комах — жуків, мух, бджіл, метеликів тощо — ми зустрічаємо повсякчас. І це не дивно, адже цих тварин на нашій планеті налічують майже втричі більше, ніж усіх інших живих істот — щонайменше 1,5 млн видів. За припущенням учених, комах на ще більше — щонайменше
3 млн видів.

Комахи опанували майже всі середовища мешкання: наземно-повітряне, ґрунт, прісні водойми, організми інших живих істот. Розміри комах варіюють у дуже широких межах. Так, самці тропічного жука Геркулеса досягають 15 см, а деякі види паличників — до 30 см; розмах крил метелика совки агріппи — 28 см, а найменші комахи ледь досягають 0,3 мм.

Детальніше даний клас будемо вивчати в подальших темах.

Тип Молюски, або М’якуни — Mollusca

Тип молюски об’єднує 7 класів: моноплакофори, панцирні, борозенчасточеревні, черевоногі, лопатоногі, двостулкові, головоногі.

Молюски представляють одноосібний тип первинноротих тварин. Розмір у більшості їх видів варіює від 1 мм до 20 см, а у головоногих сягає кількох метрів. Переважна більшість цих тварин живе в морях, океанах та прісних водоймах і лише незначна їх частина є мешканцями суходолу.

У межах України зустрічаються молюски, які належать до 2 класів — двостулкові та черевоногі. Представники першого з них живуть виключно у водоймах. Серед черевоногих окремий підклас складають первинноназемні молюски, які мають легеневе дихання. Багато з них є шкідниками сільськогосподарських рослин.

 

Тип Хордові — Chordata

Даний тип об’єднує найрізноманітніших тварин — ланцетник, асцидія, риби, амфібії, плазуни, птахи, ссавці, що мають істотні спільні ознаки:

– внутрішній осьовий опорний скелет — хорда (у черепних — хребет);

– розташована дорзально (зі спини) по відношенню до хорди центральна нервова система (нервова рубка, яка у хребетних диференціюється на головний і спинний мозок);

– замкнута кровоносна система з центральний органом (розташованим вентрально — черевний бік), який скорочується і штовхає кров уперед;

– наявність зябрових щілин в передній частині кишки (у водних формуються зябра, у наземних наявні на ранніх стадіях ембріогенезу).

Клас Ссавці — Mammalia,

Гризуни являють собою своєрідну групу тварин, які об’єднують два ряди — гризуни (Rodentia) і зайцеподібні (Lagomorpha). У фауні нашої країни нараховується 41 вид, що належать до 9 родин ряду гризунів і 3 видів ряду зайцеподібні. Гризуни фауни нашої країни, переважно дрібні форми, складають 47 % від загального числа ссавців. Найменшу масу — 5 г має миша-малютка; найбільшу — бобер (досягає 1 м довжини і важить до 30 кг).

Для всіх гризунів характерною ознакою є сильне розвинення однієї пари різців у кожній щелепі. Ці зуби позбавлені замкнутого кореня і здатні рости все життя. Передня поверхня різців вкрита твердою емаллю, а вся інша частина складається з більш м’якого дентина. В зв’язку з цим передня сторона стирається повільніше за інші, що забезпечує самозаточування різців. У гризунів відсутні ікла. Між різцями і корінними зубами є вільне місце — діастема. За цими ознаками їх можна безпомилково відрізнити від інших дрібних ссавців, зокрема комахоїдних.

Ще однією особливістю гризунів є їх висока плодючість. Найбільш плідними представниками родини мишоподібних є полівки (рис. 11.1), миші та пацюки (рис. 11.1). Полівки і миші мають однакову довжину тіла — 12 см, але відрізняються довжиною хвоста: у полівки — 3–4 см, у миші — 9 см.

У звичайної полівки вагітність триває 18–20 днів. У посліді народжується 5–8 мишенят, які у віці 12–30 днів здатні до розмноження. Повторна вагітність самок може наступати вже в день пологів. Потенціал розмноження у мишей (хатня, польова, курганчикова) також дуже високий.

Полівки здатні використовувати в їжу понад 200 видів рослин (пошкоджують не лише польові культури але й плодові дерева). Вони, часто поселяються в сховищах, у скиртах та копицях і сильно пошкоджують грубі фуражні корми (сіно, солому, полову). Ці гризуни в роки масового розмноження здатні знищувати десятки і навіть сотні гектарів посівів зернових культур і багаторічних бобових трав.

 

Рис. 11. Різноманіття гризунів: 1 – полівка звичайна; 2 – пацюк.

 

Миша польова — вологолюбива тварина, яка поширена в лісовій і степній зонах. Живиться насінням і соковитою рослинністю та роить запаси зерна на зиму. Величина запасу інколи сягає багатьох кілограмів, що дозволяє родині мишей харчуватись 1–2 роки. У суворі зими здатні місяцями не виходити на поверхню. Якщо миші запасли багато корму, то до весни наступного року зберігається висока життєздатність популяції. При незначних кормових запасах їх чисельність різко зменшується.

До цієї ж родини належать і пацюки: сірий і чорний. За підрахунками вчених пацюки в роки підвищення їх чисельності здатні знищувати продовольчих товарів у коморах і сховищах на суму 300–400 млн. доларів.

Гризуни небезпечні і в епідеміологічному відношенні. Вони не лише забруднюють своїми екскрементами продукти та водні джерела, які використовують люди; а й переносять небезпечні захворювання — жовтяницю, різні види тифу, туляремію, холеру, чуму, бруцельоз тощо. За всі роки розвитку людства гризуни нанесли йому збитків більше, ніж усі війни разом узяті.

ТЕМА № 2.

ЗОВНІШНЯ БУДОВА КОМАХ (ЕЙДОНОМІЯ КОМАХ)

Мета заняття: Ознайомитися з будовою тіла комахи, придатками основних відділів і їх функціями.

1. Голова та її придатки

2. Грудний відділ і його придатки

3. Черевце і його придатки

Завдання заняття: Вивчити та замалювати зовнішню будову комах і будову голови, типи вусиків, типи ротових апаратів, типи ніг та їх будову, типи крил та їх жилкування, типи черевця та його придатки.

 

Тіло комах розділене на серію члеників або сегментів. Останні чітко об’єднані у три відділи тіла: голову, грудний відділ і черевце. Кожен з цих відділів несе різного роду придатки (рис. 12).

 

 

Рис. 12. Зовнішня будова комах: 1 – нижня губа; 2 – нижня щелепа;
3 – мандибула; 4 – верхня губа; 5 – голова; 6 – антени; 7 – передні груди;
8, 11, 14 – ноги; 9 – передня пара крил (надкрила); 10 – середні груди;
12 – задні груди; 13 – задня пара крил; 15 – черевце.

Голова та її придатки

Рис. 13. Зовнішня будова голови: 1 – тім’я; 2 – складне око; 3 – основа вусиків; 4 – лоб; 5 – наличник; 6 – верхня губа; 7 – верхня щелепа; 8 – щупальце щелепи; 9 – нижньогубне щупальце; 10 – просте око; 11 – щока.

Голова комахи являє собою передній відділ тіла (рис. 13). На голові розміщені придатки: вусики (сяжки або антени), ротові органи, прості та складні очі. Голова комахи — це сильно ущільнена хітинізована капсула. Передню частину її займає лоб, який доверху переходить у тім’я і далі у потилицю. Донизу від лоба знаходиться наличник, у вигляді пластинки, до якої кріпиться верхня губа, яка зверху прикриває ротові органи. Бокові частини голови підрозділяються на скроні, які розміщені зверху за складними очима і щоки. До щік примикають верхні щелепи.

Рис. 14. Фасеткове око комахи: 1 – рогівка; 2 – кришталевий конус; 3 – світлочутливі елементи ока; 4 – зоровий нерв; 5 – пігментні прошарки між оматидіями.

Голова у комах може бути різноманітної форми: округла (мухи), стиснута з боків (сарана, коники, кобилки), витягнута у вигляді хоботка (довгоносики), трикутна (таргани) тощо.

 

Розрізняються комахи і за типом постановки голови. Основними типами є прогнатичний і гіпогнатичний. При прогнатичному типі постановки голови ротові органи направлені вперед (турун, личинка золотоочки, сонечко, ковалик, мідляк), а при гіпогнатичному — донизу (сарана, більшість жуків і клопів). Крім цих типів розрізняють ще й опістогнатичний тип постановки голови, при якому ротові органи направлені назад і наближені до передніх кінцівок (ніг). Такий тип постановки голови характерний для цикадок, попелиць і листоблішок (медяниць).

Органи зору у комах представлені очима — складними і простими. Складних або фасеткових очей (рис. 14) у комах завжди одна пара. Вони розміщені по боках голови. Кожне фасеткове око складається з багатьох зорових одиниць — оматидів. Зовні кожний оматид утворює на поверхні ока фасетку, від якої і одержали свою назву складні очі. Прості очі є не у всіх комах. У перелітної сарани їх три — у вигляді маленьких випуклостей, що розміщені на лобі (одне око посередині лоба і два інших — поблизу вусикових впадин).

Вусики (антени, сяжки) — пара членистих придатків, які розташовані з обох боків лоба між очима. Вони є органами нюху і дотику. Вусики дуже різноманітні за будовою у різних видів і груп комах. Інколи їх будова неоднакова навіть у різних статей одного виду: у самців вони більше розвинені, ніж у самок.

Розмаїття вусиків у комах, як правило, зводиться до таких типів (рис. 15).

1. Щетинкоподібні або шилоподібні вусики. Членики циліндричної форми, тонкі, більш-менш однакові, поступово звужуються. Від основи до верхівки вусики загострюються. Наприклад у тарганів, коника-стрибунця, цвіркуна.

 

Рис. 15. Типи вусиків комах: А – загальна будова (1 – джгут, 2 – ніжка, 3 – основний членик); Б – щетинкоподібні, В – ниткоподібні,
Г – чоткоподібні, Д – пилкоподібні, Е – булавоподібні, Ж – гребінчасті,
З – неправильні, И – перисті, К, Л – головчасті, М – пластинчасті,
Н – з почленованим члеником (двокрилі), О – щетинконосний.

 

2. Ниткоподібні вусики — усі членики більш-менш однакової товщини, циліндричні. Наприклад у сарани, деяких метеликів п’ядунів і вогнівок.

3. Чоткоподібні вусики — короткі з заокругленими краями. Основи члеників звужені так, що членики відокремлюються один від одного помітними перетяжками. Наприклад у жука-чорниша.

4. Пилкоподібні вусики — членики трикутної форми з відтягнутими в один бік верхніми гострими кутами (разом вони нагадують зубці пилки). Наприклад у жуків-коваликів і златок.

5. Булавоподібні вусики — кілька грубих або розширених верхівкових члеників джгутика складають булаву. Наприклад у метеликів-біланів.

6. Колінчасто-гребінчасті вусики — перший членик значно довший за інші і розміщений під кутом до інших члеників, що складають джгутик, останні членики джгутика з видовженими відростками у вигляді гребінця. Наприклад у жуків-оленів.

7. Неправильні вусики — членики вусика різняться за формою і величиною, в багатьох випадках асиметричні. Наприклад у жуків-вертячек.

8. Перисті вусики — членики вусика мають двобокі вирости, які зменшуються від основи до верхівки, в цілому форма вусика нагадує пір’їну птаха. Наприклад у метеликів шовкопрядів.

9. Головчасті вусики — нагадують булавоподібні, але у цього типу вусиків булава більш чітко відокремлена від інших члеників джгутика. Наприклад у жуків-мертвоїдів.

10. Пластинчасті вусики — цей тип вусиків являє собою видозмінені булавоподібні вусики, у яких булава складається з віялоподібних витягнутих в один бік пластинок. Наприклад у травневого хруща.

11. Веретеноподібні вусики — у середній своїй частині вони грубі і загострені до верхівки і до основи. Наприклад у метеликів-пістрянок і бражників.

12. Колінчасті вусики — перший членик значно довший за інші і розміщений під кутом до інших члеників, що складають джгутик. Наприклад у джмеля та бджоли.

13. Щетинконосні вусики — складаються, як правило, з 3-х члеників, на останньому з яких збоку або на верхівці є щетинка. Наприклад у кімнатної мухи.

Залежно від способів живлення і особливостей споживання їжі ротові органи у різних груп комах істотно відрізняються за будовою. Розрізняють два основних типи ротового апарату: гризучий та сисний. Гризучі ротові органи пристосовані до живлення твердою їжею — частинами рослин, насінням, органічними рештками. З переходом окремих груп комах до споживання рідкої їжі (нектар квітів, клітинний сік рослин, кров тварин) виникли модифікації ротових органів сисного типу.

Гризучі ротові органи складаються з верхньої губи, парних нерозчленованих верхніх щелеп, парних розчленованих нижніх щелеп та непарної розчленованої нижньої губи. Зверху ротові органи прикриті верхньою губою, яка за походженням є складовою шкіри, зазвичай, у вигляді прямокутної пластинки.

Типи ротових апаратів і їх будова

№ п/п	Складові частини ротових органів	Функції частин ротових органів, представники комах
1.	Ротовий апарат бджоли (гризучо-лижучого типу): 1 – верхня губа; 2 – верхні щелепи; 3 – нижньогубні щупики; 4 – нижня губа; 5 – нижні щелепи; 6 – зовнішня жувальна лопать; 7 – внутрішня жувальна лопать; 8 – максилярний щупик; 9 – стволик; 10 – основний членик; 11 – підпідборіддя; 12 – підборіддя; 13 – додаткові язички; 14 – язичок. Ротовий апарат чорного таргана (гризучо-жувального типу): 1 – верхня губа; 2 – верхні щелепи; 3 – нижньо-щелепний щупик; 4, 5 – зовнішня і внутрішня жувальні лопаті; 6 – стволик; 7 – основний членик; 8 – підпідборіддя; 9 – підборіддя; 10, 11 – жувальні лопаті; 12 – нижньогубні щупики	Верхня губа прикриває верхні щелепи і інші частини ротового апарату і служить для підтримки їжі під час її пережовування. Верхні щелепи або жвали мають на внутрішньому боці зубці, за допомогою яких комахи відгризають частинки їжі і перетирають їх до того, як вони попадуть у ротовий отвір. На нижніх щелепах є зовнішня і внутрішня жувальні поверхні, за допомогою яких комаха пережовує їжу. Нижня губа комах прикриває ротовий отвір знизу і служить для підтримки їжі. Такий ротовий апарат мають: сарана, жуки, таргани тощо.
2.		Видозміною ротового апарата гризучого типу є лижуче-гризучий ротовий апарат. Верхня губа нагадує собою верхню губу гризучого ротового апарату. Верхні щелепи також подібні, так як на внутрішній поверхні мають зубці, за допомогою яких бджоли розгризають пильники під час збирання пилку, розминають віск при будівництві сотів, розгри-зають дерево при розширенні дуже вузького льотку. Нижні щелепи дещо видозмінені і втратили жувальну поверхню. Для споживання рідкої їжі (нектару) нижня губа має більш складну будову, на ній є добре розвинутий язичок, який утворився в результаті злиття внутрішніх жувальних лопатей нижньої губи. Піднімання рідини до ротового отвору здійснюється активними смок-тальними рухами ротових частин.
3.	Ротовий апарат самки комара (колючо-смоктального типу): 1 – антени; 2 – щупики; 3 – нижні щелепи; 4 – верхні щелепи; 5 – підглоточник; 6 – нижня губа; 7 –- верхня губа	Верхня губа має форму загостреної непарної пластинки і зверху прикриває основу хоботка. Верхні і нижні щелепи перетворилися у чотири тонкі колючі щетинки, якими комаха проколює субстрат. У середині субстрату щетинки попарно складаються і утворюють 2 канали: харчовий, який призначений для всмоктування рідкої їжі та слинний, через який комаха вводить слинні ферменти, які сприяють покращен-ню всмоктування їжі. Нижня губа служить опорою для щелеп. По слинному каналу в середину субстрату надходить отрута та фермент-антикоагулянт, який зрід-жує (розчиняє) ендосперм, а по харчовому каналу за законами капілярності всмоктується напів-перетравлена їжа, яка потрапляє у травний тракт комахи. Такий ротовий апарат характерний для комарів.
4.	Ротовий апарат метелика (смоктального типу): 1 – основа антени; 2 – верхня губа; 3 – очі; 4 – губні щупики; 5 – хоботок	Верхня губа редукована і збереглася у вигляді невеликої пластинки або вузької смужки з’єднаної з наличником. При вживанні їжі вона участі не приймає. Верхні щелепи повністю відсутні. Нижні щелепи перетворилися у спірально звернутий хоботок і являють собою головну частину для прийняття рідкої їжі. За допомогою хоботка комахи висмоктують нектар. Нижня губа має вигляд невеликої непарної пластинки, яка знаходиться з нижнього боку рота. По боках нижньої губи є пара щупиків. Такий ротовий апарат характерний для метеликів.

 

Сисні ротові органи утворились як результат значних змін гризучих, але в більшості випадків зберегли загальну схему будови, властиву гризучим органам. Наприклад, у ротових органах гризучо-лижучого типу (бджоли, джмелі, деякі оси) нижні щелепи і нижня губа утворюють хоботок, їх окремі частини сильно видовжилися, але ще зберігають членистість характерну для гризучих органів.

У колючо-сисних ротових органах клопів верхні і нижні щелепи трансформувалися в тонкі і довгі колючі щетинки, вміщені у довгий членистий хоботок, утворений нижньою губою. При живленні клопа хоботок впирається у субстрат, коліноподібно вигинається назад і перша пара колючих щетинок (верхні щелепи) проколює покриви і проникає у тканину рослини або в тіло жертви. Друга пара колючих щетинок (нижні щелепи) щільно прилягаючи одна до одної, утворює два внутрішніх канали. По одному в тканину рослини нагнітається слина, по іншому — всмоктується рідка їжа. Довгий хоботок метеликів, які живляться нектаром квітів, утворився з сильно витягнутих у довжину зовнішніх лопатей нижніх щелеп, які навіть втратили свою членистість.

Від типу ротового апарату (будови) залежить тип пошкодження рослин, а особливості будови враховують як при визначенні шкідників, так і при виборі групи хімічних препаратів для захисту від них.

 

Черевце і його придатки

Черевце складається з ряду більш-менш подібних між собою сегментів і у дорослих комах позбавлене ніг. У найпримітивніших комах воно має 11 сегментів (щетинохвістки). У результаті втрати або злиття окремих сегментів у деяких видів комах черевце складається з 9–10 (прямокрилі) або ж навіть
4–6 (перетинчастокрилі, двокрилі) сегментів.

У багатьох видів комах окремі сегменти черевця несуть придатки статеві органи (геніталії), які розміщені на 8-ому або 9-ому сегментах черевця. До статевих геніталіїв належать яйцеклад (у самок) і копулятивний орган (у самців). Яйцеклад (рис. 19) особливо добре розвинений у самок прямокрилих (сарана, коники-стрибунці, цвіркуни) та перетинчастокрилих (їздці).

 

Рис. 19. Будова яйцекладу:
mVII–mX – відповідні сегменти черевця; 1 – церка; 2 – епіпрокт;
3 – анальний отвір; 4 – паропрокт;
5 – третя пара стулок яйцекладу;
6 – друга пара стулок яйцекладу;
7 – перша пара стулок яйцекладу;
8 – друга яйцекладна пластинка;
9 – статевий отвір; 10 – перша яйцекладна пластинка.

У бджіл та інших жалких комах яйцеклад самок, які не відповідають за відтворення потомства, перетворився на жало, яке виконує функцію захисту і нападу. У деяких видів комах крім геніальних придатків розвинулися церки і грифельки (рис. 20).

Рис. 20. Придатки черевця самця і самки: гр. – грифельки; ц. – церки; фл. – фалобаза; ап. – стерніт.

Церки — являють собою придатки останнього сегмента і бувають членистими і нечленистими. Основною функцією церок є захист і напад, а також за допомогою церок самці утримують самок під час спарювання.

Рис. 21. Типи черевця: 1 – сидяче, 2 – висяче, 3 – стебельчасте

Грифельки — пара невеликих нечленистих утворень, які підтримують черевце комахи на певній відстані від субстрату, по якому вона рухається, тобто виконують роль полозків.

Зазвичай черевце комах кріпиться до грудного відділу всією основою, не утворюючи перехоплення або звуження — такий тип черевця називають сидячим
(рис. 21.1). У багатьох видів перетинчасто-крилих комах черевце з’єднується з грудним відділом за допомогою стебельця (короткої перетяжки), яке складається з одного або більшої кількості сегментів. Якщо стебельце коротке — черевце називають висячим (у бджіл, джмелів) (рис. 21.2), якщо ж довге — стебельчастим (у риючих ос, мурашок, їздців) (рис. 21.3).

ТЕМА № 3.

АНАТОМІЯ І ФІЗІОЛОГІЯ КОМАХ

Мета заняття: Ознайомитися з особливостями будови та функціями покривів тіла та внутрішніх систем органів комах.

 

1. Шкірні покриви

2. Система м’язів

3. Система травлення

4. Система кровообігу

5. Жирове тіло

6. Система дихання

7. Система виділення

8. Нервова система

9. Органи чуттів

10. Поведінка комах

11. Органи розмноження

Завдання заняття:

1. Вивчити будову шкіряних покривів комах та будову і функції внутрішніх органів.

2. Замалювати будову шкіри та статевих органів самки і самця.

 

 

Шкірні покриви

Шкіра відіграє важливе значення в житті комахи:

– утворює зовнішній скелет; є опорою для прикріплення м’язів,

– забезпечує регуляцію водного режиму,

– захищає тіло від механічних пошкоджень та проникнення шкідливих речовин.

Структурне різноманіття шкіряного покриву впливає на забарвлення комах. Важливе значення відіграють зовнішні придатки шкіри (горбики, борозенки, волоски, луски, шипики) та різні шкірні залози (воскові, лакові, запашні, отруйні тощо).

Шкіра комахи складається з 3-х шарів: кутикули, гіподерми і дужетонкої базальної мембрани (рис. 22).

Кутикула є поверхневою (зовнішньою) частиною шкіри і не має клітинної будови. Вона складається з двох основних шарів — зовнішнього і внутрішнього. Зовнішній шар (епікутикула) дуже тонкий, містить віск і ліпоїди, які роблять кутикулу гідрофобною (водонепроникною) і захищають комаху від деяких отруйних речовин. Але, у зв’язку з її ліпоїдною природою, вона не захищає від отруйних речовин розчинених у жирах.

Внутрішній шар (прокутикула), особливо її верхня частина (екзокутикула), найчастіше темного забарвлення. Завдяки значному вмісту хітину і білків, які утворюють сполуки з дубильними речовинами, кутикула досить тверда. Нижній шар прокутикули (ендокутикула) значно еластичніший і у деяких видів комах забезпечує пружність та еластичність шкіри.

 

 

Рис. 22. Схема будови шкіряного покриву комахи: 1 – гіподерма;
2 – ендокутикула; 3 – екзокутикула; 4 – епікутикула; 5, 7 – волосок;
6 – кільцевий валик біля основи волоска; 8 – шипик; 9 – поровий канал; 10, 12 – трихогенна клітина; 11 – базальна мембрана

 

Гіподерма складається з одного шару епітеліальних клітин кубічної та циліндричної форми. Клітини гіподерми виділяють речовини, які утворюють кутикулу, а також речовини, які розчиняють нижній шар кутикули перед кожним линяння комахи.

Базальна мембрана є межею між шкірою і порожниною тіла. Базальна мембрана — неклітинне утворення — дуже тонка і тому її дуже часто важко розрізнити.

Забарвлення шкіри у комах буває двох типів — пігментне і структурне. Пігментне забарвлення залежить від наявності пігментів і барвників у кутикулі, гіподермі, в крові чи жировому тілі. Основні пігменти комах — складні речовини білкового походження — меланіни (темні кольори), каротиноїди (червоні, яскраво жовті) тощо. Пігменти поглинають та відбивають певні частини сонячного спектру і зумовлюють фоновий колір тіла. Це в свою чергу впливає на зміну активності комах та здатності до підтримання певної температури тіла.

Структурне забарвлення зумовлене особливостями будови кутикули та розміщенням на ній різноманітних похідних (шипиків, горбиків, лусочок, волосків тощо) які визначають особливості розкладу і відбиття світла. Таким чином, забарвлення комах є комбінованим і визначається поєднанням пігментного та структурного.

2. Система м’язів у комах складається з соматичних (скелетних) та внутрішніх (вісцеральних) м’язів. Перші і другі належать до типу поперечносмугастих м’язів. Складна будова внутрішніх органів та досконала будова рухового апарату сприяли утворенню складної і сильної диференційованої системи м’язів. Наприклад, у гусениць деяких метеликів нараховується понад 2000 м’язів.

Найміцнішу мускулатуру має грудний відділ, особливо у комах, які добре літають. Це забезпечує високу частоту помахів крил (у бджоли — до 440, у деяких двокрилих — до 1000 за секунду), і швидкість польоту (у деяких бабок — до 144 км/год).

Абсолютна сила скелетних м’язів комах (3,6–6,0 кг) близька до такої у людини (6–10 кг), але відносна — значно вища. Так, жуки-гнойовики пересовують вантаж, який у 90 разів перевищує масу їх тіла, а блохи стрибають на відстань у 80 разів більшу за довжину власного тіла.

3. Система травлення комах складається з кишкового каналу і функціонально пов’язаних з ним слинних залоз. Кишковий канал починається ротовим отвором у голові, проходить уздовж тіла і закінчується анальним отвором на кінці черевця. Кишковий канал складається з 3-х відділів: передньої, середньої і задньої кишок (рис. 23). Довжина кишкового каналу у різних комах варіює в досить широких межах, частіше вона коротша у сисних комах, ніж у тих, що живляться грубою їжею.

Рис. 23. Система травлення комах: 1 – слинні залози, 2 – глотка, 3 – стравохід, 4 – зоб, 5 – провентикулус, 6 – кардіальний клапан, 7 – перетрофічна мембрана, 8 – мальпігієва судина, 9,10 – пілоричний та ректральний відділи, 11 – анус.

Передня кишка морфологічно і функціонально поділяється на глотку, стравохід, воло і передшлунок або м’язовий шлунок. Глотка і стравохід мають вигляд довгої і тонкої трубки, яка без різкої межі переходить в об’ємне тонкостінне воло. Глотка і стравохід слугують для проведення, а воло — резервуаром для накопичення і перетравлювання (але не всмоктування) їжі. У деяких метеликів і мух воло межує із стравоходом і з’єднується вузькою протокою. М’язовий шлунок, якщо він розвинений, має середині міцні хітинові зубці і сильну мускулатуру, для перетирання їжі та проштовхування її в середню кишку. Передня кишка закінчується кардіальним клапаном, який часто звисає в отвір середньої кишки і регулює надходження їжі.

Середня кишка — трубчасте утворення різної довжини. Вона довша і більш звивиста у комах, які живляться їжею (жуки-гнойовики) що важко засвоюється. У середній кишці відбувається виділення травних ферментів і всмоктування поживних речовин.

Задня кишка починається коротким пілоричним відділом, куди впадають мальпігієві судини. У більшості комах вона поділяється на тонку і пряму кишки. У задній кишці відбувається відсмоктування води з решток кормової маси, остаточне формування екскрементів та виведення їх назовні через анальний отвір (анус).

Комахи не здатні засвоїти поживні речовини, які надходять до організму разом з їжею у первісному вигляді, тому корм переробляється механічним та хімічним шляхами. Механічна пер еробка полягає у подрібненні харчу ротовими органами при споживанні. У багатьох видів комах у цьому процесі приймає участь і м’язовий шлунок. Хімічна переробка їжі — складний процес, в основі якого лежить розщеплення трьох основних компонентів — білків, жирів і вуглеводів. Слинні залози і середня кишка — це місце утворення та виділення травних ферментів, які необхідні для травлення їжі.

Обробка їжі ферментами у багатьох видів комах відбувається ще до надходження її в порожнину кишкового каналу — позакишкове травлення. Наприклад, клоп шкідлива черепашка при проколі зерня злаків вводить ферменти слини, які викликають біохімічні зміни вуглеводів і полегшують всмоктування.