Мандибулы

Мандибулы (лат. mandibulae; верхние челюсти, жвалы) — пара придатков спереди от ротового отверстия членистоногих, часть ротового аппарата.

Образовались в ходе эволюции, когда несколько первых члеников тела вошли в состав головы. Они слились между собой, а их конечности образовали придатки головы. В частности, в мандибулы трансформировалась пара конечностей, находившихся на третьем членике тела предков членистоногих. Поэтому у членистоногих мандибулы и ноги являются гомологичными органами.

Мандибулы предназначены для отгрызания и измельчения жесткой пищи, защиты от врагов и нападения на добычу.

Строение

У большинства ракообразных и многоножек мандибулы сохраняют определенное сходство с конечностями предков и причленяются к головной капсуле только в одной точке. У насекомых же мандибулы в результате специализации стали простейшей частью ротового аппарата. В отличие от челюстей позвоночных, мандибулы насекомых двигаются в основном в горизонтальной, а не вертикальной плоскости. Признаком их специализации является причленение к головной капсуле в двух точках. Это ограничило им свободу движений — она стала возможна только в одной плоскости, но при этом значительно повысилась точность движений и их размах.

Впечатляющие «рога» жука-оленя (Lucanus cervus) — не что иное, как огромные мандибулы. Они не используются для еды (взрослые жуки питаются древесным соком), а являются оружием на турнирах между самцами

Типичная мандибула крылатых насекомых имеет вид треугольной пирамиды, которая подвижно крепится к голове в двух местах, в одном из них мандибула имеет выступ, в другом — впадину. К этим местам прирастают два сухожилия — одно тянется к мышце, открывающей мандибулу, второе — к закрывающей. Жевательная поверхность мандибулы несет довольно длинные и острые зубцы.

Работа мандибул осуществляется в результате согласованных действий специального аппарата мышц и нервной системы. Понятно, что открывание мандибул требует меньших усилий, чем закрывание, когда нужно что-либо откусить или перегрызть. Поэтому у саранчи, гусениц и других насекомых большая часть головной капсулы занята именно мышцами, которые закрывают мандибулы.

Голова бурого лесного муравья (Formica fusca). На схеме хорошо видно, что мышцы-сгибатели намного больше по объему, чем разгибатели

Функции

Мандибулы являются идеальным устройством, которое эффективно разрезает и измельчает. Это позволяет, например, личинкам жуков грызть самую твердую древесину, термитам — повреждать свинцовые оболочки кабелей.

Личинка усача-плотника

Голова Дарвинова термита (Mastotermes darwiniensis) из касты солдат. Этот вид, обитающий колониями в тропических районах Австралии, наносит ущерб древесине и изделиям из дерева и является одним из видов, который проникает в дома, вызывая серьезные повреждения конструкций

В зависимости от образа жизни и характера питания, мандибулы в ходе эволюции претерпели определенные трансформации. В частности, у жуков-водолюбов, питающихся в воде детритом, мандибулы имеют тонкие и длинные зубцы, которыми насекомые отфильтровывают пищу.

Мандибулы водолюба Hydrophilus brevispina (вид снизу)

Мандибулы жуков-навозников — тонкостенные пластинки, почти лишенные зубцов — ведь пища этих насекомых мягкая.

Мандибулы навозника лесного (Anoplotrupes stercorosus), вид снизу

Хищники-стрекозы имеют на мандибулах многочисленные режущие зубцы.

Мандибулы стрекозы

Жуки-жужелицы из рода Carabus всасывают полупереваренную пищу, поэтому мандибулы нужны им только для удержания жертвы. Из-за этого мандибулы у них удлиненные, изогнутые, с выемкой и густой щеточкой волосков для фильтрования.

Мандибулы жужелицы Carabus irregularis

У сеноедов один край мандибул похож на долото, которым эти насекомые отскребают грибки и лишайники от субстрата, а второй — плоский и широкий для перетирания пищи. Ротовой аппарат слоновой вши сконструирован так, что во время еды плотно «закрытые» мандибулы прижимаются к коже слона, а затем с силой раскрываются. При этом острые зубцы раздирают кожу хозяина. Так вошь постепенно прогрызает достаточно глубокое отверстие до тех пор, пока не доберется до кровеносного сосуда.

Мандибулы сеноеда Trogium pulsatorium

Мандибулы могут выполнять дополнительные функции. У личинок муравьиного льва, жуков-плавунцов и некоторых жуков-светляков они образуют каналы, по которым в тело жертвы впрыскивается пищеварительная жидкость, а затем всасывается жидкая пища.

Мандибулы личинки муравьиного льва

Мандибулы личинки плавунца

Свои особенности строения и функционирования имеют мандибулы в других типах ротовых аппаратов насекомых — колюще-сосущего, грызуще-лижущего и т. д. В частности, почти все бабочки вовсе не имеют мандибул.

Почти все бабочки не имеют мандибул, а их ротовой аппарат представляет из себя хоботок. Голова бабочки из семейства настоящих огневок, вид сбоку. Изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа

В отличие от взрослых бабочек, гусеницы мандибулы имеют. На фото: гусеница табачного бражника

В культуре

  • Добавить мандибулы в образ пришельца из фильмов о Хищнике дизайнеру Стену Уинстону предложил Джеймс Кэмерон во время совместного перелета в Японию.
  • Являются ресурсами в некоторых компьютерных играх жанра «симулятор выживания»: например, в Valheim можно добыть мандибулу искателя-солдата (насекомоподобное существо), в Grounded — мандибулы рыжего муравья-солдата.