Общая характеристика. В классе насекомых объединены трахей-нодышащие членистоногие с характерным расчленением тела па голову, грудь и брюшко (рис. 146). На голове находятся одна пара антенн, глаз и рот с тремя парами челюстных придатков. Грудь, как правило, состоит из трех сегментов, на каждом из которых по паре конечностей (отсюда другое название насекомых — шестиногие). У большинства насекомых на втором и третьем члениках груди по паре крыльев. Брюшко, состоящее из 6—12 сегментов, лишено конечностей, и только у некоторых они сохранились в измененном виде и выполняют специальные функции (яйцеклада и др.).
Рис. 146. Расчлененное насекомое (жук-олень Lticanusservtis):
1— нижняя губа; 2 ~-нижняя челюетп; 3……-мандибула; 4 — верхняя губа; 5 — голова;
в — антенны; 7
— иереднегрудь; И, 11, 14— грудные конечности; У -передняя пара крыльев (надкрылья); 10-
ереднегрудь; 12 зацнегрудь; 13 — .чадпне крылья;
15 брюшко
К классу Насекомые принадлежит более половины всех обитающих на Земле видов животных. Нет такого уголка суши, где бы они не встречались. Роль насекомых в природе и хозяйстве человека огромна.
Класс Насекомые включает подклассы: Первичнобескрылых (Apterygota) и Крылатых
(Pterygoid).
Строение и жизненные отправления. Внешний вид насекомых весьма разнообразен. Это касается как размера тела, окраски, так и строения членистых придатков головы, груди и брюшка. Так, антенны на голове бывают короткие и длинные, в виде щетинок и перисторазветвленные, тонкие и пластинчатые и т. д. Ротовые органы в количестве трех пар представлены верхними челюстями (мандибулами), нижними челюстями (максиллами) и нижней губой, образованной срастанием второй пары нижних челюстей. Все они развились в процессе эволюции из членистых придатков головных сегментов.
Строение ротовых органов у насекомых различных систематических групп варьирует в широких пределах, отражающих разнообразие в способах питания. Различают четыре основных типа ротовых органов: грызущий, грызуще-сосущий, колюще-сосущий и сосущий (рис. 147).
Грызущие ротовые органы свойственны насекомым, питающимся преимущественно твердой пищей — жуками, тараканами, прямокрылыми и др. У них верхние челюсти — жвалы — имеют вид массивных хитиновых пластинок с зазубренными острыми внутренними краями. Первая пара нижних челюстей (максиллы) состоит из нескольких члеников и несет нижнечелюстные щупики, а на концах — парные лопасти, внутренняя из которых усажена хитиновыми щетинками. Как жвалы, так и нижние челюсти служат насекомому для отделения и размельчения пищи. Вторая пара нижних челюстей срастается основными частями в единую расчлененную пластинку, образуя нижнюю губу, по боком которой расположены нижнегубные щупики. На ротовых щупиках имеются осязательные волоски и ямки органов осязания и вкуса. Нижняя губа прикрывает .рот и его органы снизу; сверху же он ограничен хитиновой пластинкой (складкой) — верхней губой.
Грызуще-сосущие ротовые органы имеются у насекомых, которые питаются как жидкой (нектар цветков), так и твердой пищей. Таковы, например, ротовые органы пчел и шмелей. Их верхние челюсти имеют вид пары зазубренных по внутреннему краю лопаточек. Нижние челюсти вытянуты в ланцетовидные пластинки с зачаточными щупиками. Нижняя губа продолжается вперед тонким язычком, образованным сложенными вместе внутренними лопастями. Когда к язычку прикладываются нижние челюсти, образуется трубочка — хоботок, при помощи которого насекомое сосет нектар.
Рис. 147. Ротовые органы насекомых:
/ — грызущие (таракана); // — грызуще-сосущие (пчелы); /// — сосущие (бабочки); IV— колюще-сосущие (самки комара);
/ — верхняя губа; 2— верхние челюсти;
3 — нижние челюсти; 4 — нижняя губа; 5 —подглоточник; 6 — нижиечелюстные щупики; 7 — нижнегубные щупики
.
Колюще-сосущие ротовые органы свойственны комарам, клопам, тлям и некоторым другим насекомым. Ротовые органы их сильно удлинены и, складываясь, образуют хоботок, служаищи для высасывания крови или сока растений. Так, например, у самок комаров нижняя губа имеет вид желоба, открытого сверху, заканчивающегося двумя лепестками. В углублении желоба лежат остальные ротовые части.
Верхняя губа с загнутыми вниз краями, почти смыкающимися, образует канал, по которому всасывается пища. Щель на его нижней стороне закрыта длинным, па конце заостренным подглоточником. Он имеет внутри слюнопроводящий канал. Рядом залегают мандибулы и макснллы. Они в виде упругих колющих щетинок. В нанесении укола участвуют верхняя губа, подглоточ-ник и челюсти, а нижняя губа по мере погружения в рану колющего аппарата изгибается.
Сосущие роговые органы характерны для’ бабочек (чешуекрылых) и устроены в виде сосательного хоботка. Верхняя и нижняя губы, верхние челюсти сильно редуцированы. Нижние же челюсти велики и имеют вид гибких длинных желобков. Складываясь, желобки образуют длинный, полый внутри хоботок. В покоящемся состоянии он свернут спиралью. В расплавленном виде хоботок погружается бабочкой в венчик цветка.
Строение ног у насекомых весьма различно в зависимости от образа жизни и способа передвижения (рис. 148). Они состоят из следующих члеников: основной — тазик, за ним расположен небольшой членик — вертлуг, облегчающий движение конечности. Затем идут два длинных членика — бедро и голень, в которых заложены сильные мышцы. Кончается ножка лапкой из нескольких мелких члеников, последний из которых обычно имеет 1—2 коготка.
У большинства насекомых второй и третий сегменты груди несут по паре крыльев. Мухи, комары и близкие к ним формы сохранили только переднюю пару крыльев, тогда как задняя видоизменилась в своеобразные органы — жужжальца. Некоторые насекомые не имеют крыльев: у примитивных форм отсутствие крыльев является первичным, у более высокоразвитых — вторичным, возникшим в результате редукции их в процессе эволюции. Редукция крыльев характерна для паразитических видов —- вшей, пухоедов, блох, постельных клопов и др.
Крылья образуются как тонкие и плоские складки покровов второго и третьего сегментов груди (рис. 149). Они представляют собой пластинки различной формы, образованные двумя слоями кутикулы с подстилающей ее гиподермой. По крылу тянется сеть жилок — трубчатых утолщений хитиновых покровов крыла, придающих ему прочность. По жилкам в крыло заходят трахеи и
нервы. Характер жилкования крыльев служит одним из важных систематических признаков насекомых. У жуков передние крылья — надкрылья — очень толстые и жесткие, их называют эли-трамп. Они служат как для полета, так н для защиты топких перепончатых крыльев.
Рис. 148. Типы ножек насекомых:
/ бегагельпая (жужелицы); // прыгателыыи (енерчка); /// хиата-тельная (богомола); /Г роющая (меднедкн);
/ тазик;
2 нерглуг; 3 — бедро; •/ голень; 5 лапка
Рис. 149. Строение крыла насекомого:
/ жнлконанис крыла; // — разрез крыла;
/ …… копальиля жилка;
2- еубкоогнль-
пая; ,4
радиальная; •/ — медиальная;
5 ……. кубитальпая;
в — анальные; 7
югальпые;
Н трахея
Полет насекомых разнообразен: он может быть машущим, парящим, порхающим и пр. Движение крыльев может быть очень частым. Так, летящая пчела делает до 440 взмахов в секунду.
Брюшко насекомых состоит из (12 сегментов). У взрослых
насекомых ножек на брюшке нет, но у некоторых личинок па члениках брюшка расположено несколько пар печлениетых ложноножек. Самки многих насекомых имеют на конце брюшка яйцеклад, при помощи которого откладывают яйца в почву или щели, а паразитические наездники — в тело будущего хозяина личинки. Некоторые насекомые имеют па конце брюшка жало, на котором открывается проток ядовитой железы.
Покровы насекомых, как и других членистоногих, образованы однослойным эпителием — гиподермой и выделяемой ею хитиновой кутикулой.
Нервная система состоит из сложного надглоточного парного ганглия, соединяющегося с помощью окологлоточного нервного кольца с меньшим по размеру подглоточпым ганглием, от которого вдоль тела по его брюшной стороне тянется цепочка парных нервных узлов (по паре па каждом членике), соединенных продольными нервными тяжами (рис. 150). Нередко наблюдается слияние нервных узлов соседних члеников. От нервных узлов отходят к различным органам нервы.
Органы чувств у большинства насекомых отличаются сложным строением. На голове расположены сложные и простые глаза. Сложные глаза состоят из многих, иногда до 20 и более тысяч отдельных глазков (омматидисв) и могут воспринимать форму и цвет предметов. Органы обоняния расположены на антеннах, которые часто служат одновременно и органами осязания. Органы слуха имеются далеко не у всех насекомых.
Рис. 150. Нервная система пчелы:
/ — надглоточный ганглий; 2 — ганглий I та груди; ,’i— объединенный ганглий II, ментов груди и I. II сегментов брюшка; 4 лий III сегмента брюшка
Рис. 151. Внутреннее строение насекомого (таракана):
/ — вид сверху; // — вид сбоку; / — глотка; 2 — пищевод; 3 —- зоб; 4
— мускульный желудок; 5 — слепые отростки кишечника; 6 — средняя кишка; 7 — задняя кишка; 8 — мальпигиевы трубочки; 9 — спинной сосуд с рядом сердец; 10 —~ надглоточный ганглий; //—брюшная нервная цепочка; 12 — семенник; 13, 14 — придаточные железы полового аппарата; 15 — трахеи; 16 — слюнная железа; 17 — ее резервуар; 18 — дыхальца; 19 — симпатическая нервная система
Пищеварительная система . Пищевой канал подразделяется на передний, средний и задний отделы. В передний отдел входят ротовая полость, в которую открываются слюнные железы, глотка и пищевод. Задний отдел пищевода нередко расширяется в зоб, служащий для накопления пищи (рис. 151). У многих насекомых передний отдел кишечника заканчивается мускульным желудком, в котором идет перетирание пищи. В средней кишке происходят переваривание и усвоение пищи. Часто в нее впадает несколько слепых выростов кишечника, служащих для увеличения его всасывающей поверхности.
Органами выделения насекомых являются мальпигие-вы сосуды — тонкие неветвящиеся трубочки, открывающиеся в кишечник.
Органы дыхания . Дыхание у подавляющего большинства насекомых осуществляется при помощи трахей. Воздух в них поступает через отверстия по бокам тела —- дыхальца. Изнутри трахеи выстланы тонкой хитиновой пленкой со спиральным утолщением (только мельчайшие трахеи лишены ее), придающим трахее эластичность и препятствующим их сплющиванию. Трахеи связаны рядом продольных стволов. Поступление и удаление воздуха из них происходит путем изменения объема брюшка сокращением мышц. Личинки некоторых насекомых (стрекоз, поденок и др.), живущие в воде, дышат трахейными жабрами — тонкостенными (нередко ветвистыми) выростами брюшка, в которых расположена сеть трахей. Иногда у личинок, живущих в воде, встречаются жабры, лишенные трахей, газообмен происходит через их тонкие покровы.
Кровеносная система насекомых незамкнутая. Вдоль спины в полости брюшка тянется длинная трубка, состоящая из ряда пульсирующих камер — сердец. В грудном отделе сердце продолжается крупным сосудом — аортой. Кровь попадает в сердце из полости тела через парные боковые отверстия с клапанами. Из сердца кровь движется по аорте и через ее конечное отверстие выливается в полость тела, омывая все органы.
Органы размножения. Насекомые раздельнополы. У самцов в брюшке расположены парные семенники, от которых отходят семяпроводы, соединяющиеся в непарный семяизвер-гательиый канал. Яичники самок имеют вид пучка трубочек, постепенно расширяющихся книзу. Они открываются в парные яйцеводы, которые ниже соединяются в единое влагалище, открывающееся наружу. При спаривании семя самца вводится в совокупительную сумку самки, затем у одних насекомых по особому каналу поступает во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц, у других сперма из совокупительной сумки попадает в семяприемник, где может сохраняться длительное время. Отсюда семя отдельными порциями поступает во влагалище и оплодотворяет яйца.
У этих форм самка может в течение долгого срока после спаривания откладывать оплодотворенные яйца. Так, матка пчелы после спаривания с трутнем в течение жизни (4—5 лет) дает тысячи оплодотворенных яиц без повторного оплодотворения.
Развитие насекомых протекает либо без превращений, либо с неполным или полным метаморфозом. При прямом развитии (без превращений), что характерно для низших насекомых, из яиц выходят особи, отличающиеся от взрослых преимущественно малыми размерами и недоразвитыми половыми органами. У насекомых с неполным превращением (рис. 152) из яиц появляются личинки с чертами имаго, но отличающиеся от них меньшей величиной, обычно зачаточными крыльями и еще слабо развитыми половыми органами. Эти личинки претерпевают несколько линек и со временем превращаются во взрослых насекомых, не проходя стадию куколки.
У насекомых с полным превращением (рис. 153) из яиц выходят червеобразные личинки, совершенно не похожие на имаго. Достигнув определенного возраста и величины после ряда линек покровов, они перестают двигаться и питаться и вскоре превращаются в куколку. Куколка обычно неподвижна или может совершать самые простые движения. Внутри ее тела происходит глубокая перестройка организма с формированием тканей и органов взрослого насекомого. Когда этот сложный процесс заканчивается, покровы куколки лопаются и из них выходит имаго.
У многих насекомых наблюдается резко выраженный половой диморфизм. Так, мелкие самцы зимней пяденицы имеют хорошо развитые крылья и тонкое брюшко. Самки этой бабочки крупнее, их крылья редуцированы, а брюшко раздуто.
У насекомых, живущих колониями, нередко имеет место полиморфизм, при котором особи одного и того же вида имеют различное строение соответственно той роли, которую они играют в жизни колонии. Так, в колониях многих термитов родоначальница семьи — матка отличается огромным брюшком, которое не позволяет ей передвигаться, и ее кормят термиты-рабочие (рис. 154). Ежедневно матка откладывает несколько тысяч яиц.
Рис. 153. Развитие насекомых с полным пренратеиием (тутовый шелкопряд):
/ — бабочка; 2 гусеница; 3 ………. кокон; 4 …… куколка, излеченная ни кокона
Рис. 154. Полиморфизм у термитов:
/— рабочий; //—солдат; ///— крылатый самец;
IV■- молодая самка, сбросившая крылья после оплодотворения; V-~
взрослая самка
Самцы термитов живут недолго. Они оплодотворяют матку. Основную массу членов колонии составляют термиты-рабочие, отличающиеся мелкими размерами и небольшой головой: они строят термитник, добывают пищу, выкармливают личинок. В термитниках обитают также термиты-солдаты, которых легко узнать по огромной голове с мощными челюстями; они бесстрашно защищают колонию от нападения врагов.
Экология насекомых. Подавляющее большинство насекомых — обитатели суши. На суше насекомые населяют самые различные места обитания. Многие из них являются настоящими подземными животными, которые питаются подземными частями растений, гниющими веществами или почвенными животными. Большое число видов насекомых обитает в опавшей листве (лесной подстилке). Многочисленны они и в травяном покрове, где находят убежище и обилие пищи. Многие насекомые держатся на деревьях и кустах, поедая листья, побеги, семена и плоды, высасывая соки или вгрызаясь в древесину стволов. Наконец, некоторые насекомые много времени проводят в полете, нередко поднимаясь с воздушными потоками на сотни, а то и на тысячи метров над поверхностью земли. Водные насекомые обитают преимущественно в стоячих водоемах и медленно текущих реках. В морях их почти нет.
По времени наибольшей активности насекомых делят на дневных, сумеречных и ночных.
Замечено, что фауна насекомых тропических стран значительно богаче видами, чем энтомофауна умеренных и тем более холодных зон. Это объясняется прежде всего тем, что насекомые относятся к числу животных с переменной температурой тела. Поэтому в зонах умеренного и холодного климата почти все насекомые впадают в длительную зимнюю спячку, к которой смогли приспособиться лишь относительно немногие виды. Но и в~теплое время года климатические и погодные условия оказывают огромное влияние на различные процессы жизнедеятельности насекомых. Например, гусеница кукурузного мотылька при 20 °С потребляет 266 мма/ч, при 12 °С — 95, а при 0 °С — лишь 22 мм3/ч кислорода на 1 г массы. Бабочка совка-гамма на севере европейской части нашей страны за год дает только одну генерацию, в средней полосе — две, а на юге — три генерации.
Погодные условия относятся к числу основных причин колебаний численности насекомых в разные годы. Это важно учитывать при организации борьбы с насекомыми — вредителями сельского хозяйства. Бороться с ними надо различными методами. Колебания численности насекомых нередко обусловливаются также обилием или недостатком кормов и миграциями животных.
В зависимости от численности насекомого область распространения его может быть разделена на несколько зон:
зона постоянного обилия данного вида (а для вредителей — также постоянной и активной вредной деятельности);
зона постоянного обитания, но лишь периодического обилия в годы с благоприятными условиями жизни и размножения. Вредоносная деятельность по годам выражена в разной степени;
зона, где насекомое редко встречается и не вредит растениеводству, но где в некоторые годы наблюдаются вспышки численности и вредоносной деятельности;
зона, где данное насекомое обычно не встречается, но изредка появляется, мигрируя из других зон в годы массового размножения.
По образу жизни насекомые могут быть разбиты на следующие группы:
евободножнвущие, питающиеся растениями, животными, гниющими веществами, трупами, навозом и т. п.;
паразиты растений: а) растительные эктопаразиты, живущие па поверхности растения и сосущие их соки {тли, червецы и др.); б) растительные эндопаразиты, живущие в растении и питающиеся его тканями (личинки короедов и дровосеков);
паразиты животных: а) эктопаразиты — вши, блохи, пухоеды и многие другие; б) эндопаразиты — личинки желудочных и кожных оводов, наездников, яйцеедов и др.
По характеру питания среди насекомых различают:
фитофаги — растительноядные формы, которые, в свою очередь, делятся на питающихся соками растений, листьями и побегами, плодами, семенами, корнями, корнеплодами и т. д.;
зоофаги — насекомые, питающиеся животными;
копрофаги — насекомые, поедающие навоз и экскременты животных;
пекрофаги — насекомые, нищей которым служат трупы;
сапрофаги — насекомые, питающиеся гниющими растительными веществами;
пантофаги — всеядные насекомые.
Насекомые отличаются сложной нервной деятельностью. В их поведении особое значение имеют инстинкты — совокупность подчас очень совершенных безусловных рефлексов, т. е. таких реакций организма на раздражения внешней среды, которые не приобретаются опытом данной особи, а сложились исторически в течение длительного времени и стали наследственными, врожденными. Иногда инстинкты отличаются большой сложностью и определяют весьма целесообразное поведение насекомого. Так, например, песчаная оса аммофила выкармливает своих личинок гусеницами бабочек. Найдя гусеницу, она вонзает жало в те места тела, где расположены нервные узлы брюшной цепочки. Поражение нервных узлов не убивает гусеницу, но парализует ее движения. Затем оса затаскивает неподвижную гусеницу в вырытую заранее норку и откладывает на нее свое яичко. Вышедшая личинка долгое время питается живой парализованной гусеницей.
Рис. 155. Полезные насекомые:
/ — муха-журчалка и ее хищная личинка; // — златоглазка и се хищная личинка; ///, IV— жук-краеотел и его личинка; V— божьи коровки и их личинки; VI—
жужелица; VII—стафилинуе
Особой сложности инстинкты достигают у общественных насекомых — муравьев, пчел, термитов и др. В их колониях (представляющих потомство одной матки) обычно наблюдается дифференциация особей на несколько форм: маток, трутней, рабочих, солдат и др. Каждая из этих групп выполняет в колонии свою роль, имеет свои обязанности. В колониях некоторых общественных насекомых создаются иногда удивительно сложные и своеобразные взаимоотношения между их членами. Так, например, крупные муравьи-амазонки нападают на колонии других муравьев и захватывают их куколок. Выведшиеся из них муравьи превращаются в «рабов» амазонок, обеспечивающих постройку муравейника, добычу пищи, уход за молодняком амазонок и другие работы. Некоторые тропические виды муравьев и термитов разводят в своих гнездах «грибные сады», выращивая мицелий грибов па массе мелко пережеванных листьев и древесины. Многие муравьи культивируют корневых тлей, принося в свое гнездо и высаживая на корни растений, они «доят» их, заставляя щекотанием усиков выделять особые сахаристые вещества.
Хозяйственное значение насекомых. Значение насекомых для хозяйства человека огромно и многообразно. Многие из них приносят большой вред сельскому хозяйству, уничтожая культурные растения или снижая их урожайность. Насекомые-паразиты уменьшают продуктивность сельскохозяйственных животных, вызывают их тяжелые заболевания. Кровососущие насекомые — комары, блохи, вши, клопы и др. -~ переносят возбудителей многих опасных болезней человека. Есть среди насекомых и промежуточные хозяева паразитических червей.
Но среди насекомых много видов, приносящих человеку большую пользу. Прежде всего надо помнить, что опыление многих культурных растений производится пчелами, шмелями, цветочными мухами и другими насекомыми. Среди насекомых немало хищников, уничтожающих массу различных вредителей сельскохозяйственных растений (рис. 155). Наездники, яйцееды и некоторые другие перепончатокрылые насекомые откладывают яйца в тело или яички вредных насекомых, что влечет их гибель. Пчелы разводятся человеком для получения меда и воска, для опыления сельскохозяйственных растений. Гусеницы тутового шелкопряда дают шелковое волокно, служащее сырьем для выработки естественного шелка. Многие насекомые питаются трупами животных, их экскрементами, разными отбросами и гниющими веществами, очищая поля и леса. В тропических странах некоторых насекомых (саранчу) употребляют в пищу.
