Насекомые: общая характеристика

Насекомые — группа членистоногих, более чем за 400 млн лет исторического развития давшая огромное многообразие жизненных форм, мест обитания и видового состава. Описано примерно миллион видов различных насекомых, что составляет 70‑75% всех видов животных, обитающих на Земле. Предполагают, что насекомых на Земле миллиард миллиардов! Эти животные населяют все материки от полярных широт до тропических лесов и пустынь, от равнин до вечных снегов. Насекомые занимают огромное количество экологических ниш — это и питание живыми или мертвыми растениями, и жизнь на других насекомых, и на теле или во внутренних органах высших животных.

Строение

Однако, несмотря на многообразие форм, общим отличительным признаком этой группы является наличие трех пар ног на грудных сегментах. Отсюда и второе название надкласса — Hexapoda, то есть «шестиногие».

Сверху тело насекомых обычно покрыто хитиновой оболочкой, кутикулой, которая у этих животных выполняет функцию внешнего скелета. Как правило, у взрослого насекомого (имаго) тело состоит из головы, груди и одиннадцатичленикового брюшка. К грудному отделу присоединяются шесть ног, а у крылатых насекомых еще и крылья.

Дышат насекомые с помощью системы трахей либо всей поверхностью тела.

Нервная система состоит из серии нервных узлов, или ганглиев, от которых отходят нервы. У высших насекомых происходит уменьшение количества ганглиев за счет их объединения до 2–3 и даже одного, что связано с их сложным поведением.

Пищеварительная система насекомых также характеризуется рядом общих черт. Основу ее составляет пищеварительный канал, морфологически (по строению) состоит из передней, средней и задней кишки. В зависимости от потребляемой пищи и способа пищеварения длина пищеварительного тракта и развитие отдельных его частей у различных насекомых отличаются.

Древние примитивные (бескрылые) насекомые появились 350-400 млн лет назад в девонский период. Крылатые — 280-350 млн лет назад. Насекомые — очень разнообразные существа. Они отличаются не только внешним видом, но и особенностями биологии, индивидуальным развитием, типами превращения, средствами приспособления к окружающей среде, заботой о потомстве.

Развитие

Жизнь свою насекомые начинают с яиц, вид и форма которых очень разнообразны. Откладывают яйца также по-разному: по одному, группами, открыто, погруженными в субстрат или различным образом покрытыми. Многообразие форм яиц и средств их откладывания даже позволяет определять некоторые группы насекомых с точностью до рода и вида. В яйце происходит эмбриональное развитие насекомых, в результате чего образуется личинка. Личинка тем или иным способом выходит из яйцевой оболочки. Она питается и растет, но растет только во время линьки.

Превращение личинки в имаго называется метаморфозом. Существует два основных типа развития — неполный и полный. При неполным превращении из яиц выходят личинки, которые внешне выглядят как уменьшенные копии взрослых особей. Отличие лишь в том, что у них нет репродуктивной системы и только зачатки крыльев. Во время линек они растут и, минуя стадию куколки, превращаются в имаго. При полном метаморфозе личинка сначала превращается в куколку, а уже затем в имаго. Существует три основных вида куколок:

• открытые, или свободные,
• покрытые, одетые твердой оболочкой
• скрытые, покрытые затвердевшей не сброшенной шкуркой, выполняющей роль ложного кокона.

Перед превращением в куколку личинка может образовывать кокон из шелка, как у шелкопрядов; куколки дневных бабочек чаще ничем не прикрыты. Другие насекомые накануне окукливания ищут какие-либо укрытия: щели под корой, свернутые листья, закапываются в землю. У многих насекомых куколки неподвижные. Куколки комаров хорошо плавают, а куколки златоглазок ползают. Под оболочкой куколки происходят сложные преобразования, в результате которых образуются органы имаго.

Размножение

Размножение у большинства насекомых сопровождается спариванием и оплодотворением и связано с участием двух полов. Однако насекомым присущи и другие способы размножения:

• живорождение — яйца созревают в теле самки, и наружу выходят сразу личинки (например, у мадагаскарского и ряда других тараканов). Для наблюдателя это выглядит так, как будто насекомое «рожает», но этот процесс абсолютно отличается от вынашивания потомства у людей и высших млекопитающих.
• партеногенез — размножение без участия самца, когда самка откладывает неоплодотворенные яйца, и из них выходят личинки. Очень распространен у палочников, но встречается и в многих других группах — у тараканов, богомолов, всех общественных насекомых (у пчел, ос, муравьев, шмелей рабочие особи появляются как раз из неоплодотворенных яиц).
• педогенез — частный случай партеногенеза, способность размножаться на стадии личинки. Встречается у веерокрылых, жуков микромальтусов, галлиц и бабочек-мешочниц.
• полиэмбриония — развитие нескольких зародышей из одной зиготы. Интересно, что кроме насекомых наблюдается также у броненосцев и мшанок.

Диморфизм

У взрослых насекомых часто наблюдается половой диморфизм, а в ряде случаев и полиморфизм. Самый распространенный тип полиморфизма — половой, присущий общественным насекомым (пчелам, муравьям, осам, термитам). Другой тип полиморфизма можно назвать экологическим, поскольку возникает он под влиянием внешней среды (например, наличию и количеству доступного корма). Примером экологического полиморфизма является сезонный полиморфизм: поколения одного вида, появившиеся в разные месяцы, отличаются друг от друга. Например, у бабочки пестрокрыльницы изменчивой (похожа на крапивницу и относится к тому же семейству нимфалид) весеннее и летнее поколение отличается как окраской, так и размерами.

Насекомые с неполным превращением

Первичнобескрылые

Рассмотрим насекомых с неполным превращением. Это прежде всего наиболее древние и примитивные первичнобескрылые, предки которых никогда не имели крыльев. Эти насекомые представлены 4 отрядами:

• бессяжковые, или протуры (Protura),
• ногохвостки, или коллемболы (Collembola),
• двухвостки, или вилохвостки (Diplura)
• щетинохвостки (Thysanura).

Ногохвостки интересны тем, что широко распространены по всей Земле и дальше других насекомых проникают в Арктику и высокогорья. Некоторые виды даже живут в Антарктиде!

Тараканообразные

Насекомые из надотряда тараканообразных (тараканы, термиты, богомолы), по образу жизни и внешне не похожи, но имеют общих предков, живших примерно 350 млн лет назад. Самые древние и примитивные из них — тараканы (Blattoptera). Из более чем 4,5 тыс. видов тараканов только несколько видов — надоедливые спутники человека, а другие живут в дикой природе в самых разных местах.

Термиты и богомолы — специализированные группы. Термиты (Isoptera) — общественные насекомые с выраженным полиморфизмом. По своему поведению и образу жизни они ближе к пчелам и муравьев, но существенно отличаются от них морфологически. Своими крепкими челюстями термиты способны перетереть все что угодно, чем очень вредят в местах своего обитания. Большое вытянутое тело богомолов (Mantodea) имеет характерную осанку, откуда и происходит их название. Однако облик богомолов обманчив. Они ужасные хищники, которые безжалостно убивают свою жертву крепкими челюстями.

Некоторые представители:

• Мраморный таракан
• Туркменский таракан
• Аргентинский таракан
• Таракан «мертвая голова»

Палочники

Интересны также представители отряда привиденьевых или палочников (Phasmatodea). Живут палочники преимущественно в тропиках, за исключением 7 видов, обнаруженных в Закавказье, Средней Азии и Южном Приморье. Эти удивительные существа получили название привиденьевых за то, что имеют самую разнообразную форму тела (палочек, листьев и др.), благодаря которой совершенно незаметны в местах их обитания. Размножаются палочники в основном партеногенезом.

Прямокрылые

К отряду прямокрылых (Orthoptera) относятся: кузнечики, кобылки, сверчки, медведки и саранча. Отряд насчитывает более 20 тыс. видов — 24481 вид на 2013 год, в том числе 651 ископаемый вид. Вымершие представители известны с каменноугольного периода. Прямокрылые отличаются крепкими приспособленными к прыжкам ногами. Другой их особенностью является наличие у самцов специальных органов, которые издают звуки — скрипение или стрекотание, а также наличие органов слуха, которые также расположены на ногах.

Некоторые представители отряда:

• Домовый сверчок
• Двупятнистый сверчок
• Банановый сверчок
• Перелетная саранча
• Итальянский прус
• Марокканская саранча
• Голубокрылая кобылка
• Белолобый кузнечик

Клопы

В подотряде клопов (Heteroptera) мы встречаемся с паразитами животных и человека, вредителями растений, свободноживущими и вторичноводными (вернувшимися в воду) формами. Клопы — древние насекомые, известные с каменноугольного периода. В наше время насчитывается около 40 тыс. видов клопов. Их еще называют полужесткокрылыми, потому что передняя часть надкрыльев у клопов хитиновая, а задняя — мягкая перепончатая. Все клопы умеренных широт издают резкий запах, а тропические наоборот издают аромат, напоминающий аромат нарциссов или гиацинтов. Считается, что это является средством устрашения. Клопы-кровососы живут в норах и гнездах и могут быть переносчиками возбудителей ряда инфекционных заболеваний. Борьба с ними осложняется из-за их способности к длительному (до полугода) голоданию.

Некоторые представители:

• Водяные скорпионы
• Хищнецы

Равнокрылые

К подотряду равнокрылых (Homoptera) относятся различные цикады, травяные блошки, тли, червецы и щитовки. Тли и травяные блошки являются серьезными вредителями растений. Среди цикад мы встречаем одно из самых долгоживущих насекомых. Это американская периодическая цикада, личинка которой развивается 17 лет.

Насекомые с полным превращением

Жуки

Жуки (Coleoptera) или жесткокрылые названы так, потому что имеют полностью хитинизированные надкрылья. Среди насекомых жуки занимают первое место по количеству видов (почти 400 тыс. видов в мировой фауне и более 14 тыс. в России). Жуки, как и другие новейшие отряды насекомых развиваются по типу полного превращения. В общем все жуки похожи друг на друга, но сильно отличаются по размерам и весу: от 0,25 мм до 18 см и от 0,4 мг до 30 г соответственно. Жуки известны с пермского периода. Живут повсеместно. Большинство из них питается растениями и органическими веществами, но есть и хищники. Личинки жуков развиваются в почве, а также на растениях или внутри них. Среди жуков известно много опасных вредителей; хищные виды в целом полезны.

Некоторые представители:

• зофобас
• жук-олень
• семиточечная божья коровка
• альпийский усач
• хрущ мраморный
• амбарный долгоносик
• майка
• мучной хрущак

Перепончатокрылые

В отличие от жуков, отдельные представители отряда перепончатокрылых (Hymenoptera) очень маленькие (до 0,1 мм). К ним относятся всем хорошо известные насекомые: муравьи, пчелы, осы, шмели. Взрослые особи перепончатокрылых имеют две пары прозрачных крыльев с небольшим числом жилок, но есть и такие, например рабочие муравьи и некоторые другие, которые вообще не имеют крыльев. Известно более 150 тыс. видов перепончатокрылых. 23 вида перепончатокрылых (в том числе — 8 видов шмелей) занесены в Красную книгу России. Среди этих насекомых много растительноядных видов, повреждающих различные части растений (пилильщики и рогохвосты). Некоторые виды питаются нектаром и пыльцой (пчелы и осы), встречаются также паразиты других насекомых (наездники). Некоторые осы являются активными хищниками. Большинство муравьев, пчел и ос живут семьями. Известны гнезда ос, которые достигают огромных размеров и могут существовать до 35 лет, а количество особей в гнезде может насчитывать 100 тыс.

Некоторые представители:

• Огненные муравьи
• Изумрудная тараканья оса
• Оса бластофага

Двукрылые

Широко распространены на Земле представители отряда двукрылых (Diptera). Эти высокоорганизованные насекомые по количеству видов (свыше 150 тыс.) и по численности занимают одно из первых мест среди вредных членистоногих. Это самые опасные кровососы (комары, мошки, мокрецы, москиты, слепни, оводы и др.), которые не только докучают человеку и животным, но и переносят возбудителей различных заболеваний: лихорадки, туляремии и др.

Некоторые представители:

• Львинки
• Настоящие комары (кулексы)
• Журчалка шмелевидная

Бабочки

Представители наиболее известного и красочного отряда насекомых — бабочки (Lepidoptera). Это эволюционно молодая группа, которая появилась одновременно с цветковыми растениями. Чрезвычайное разнообразие окраски и формы с давних времен привлекало к ним внимание исследователей и не только. Бабочки привлекают внимание, как и красивые цветы. Недаром древние люди считали, что бабочки произошли от цветов, оторвавшихся от растений. Вероятно, поэтому среди представителей этого отряда так много форм с мифологическими названиями: Аполлон, Киприда, Гектор, Менелай и др. Сейчас известно более 158 тыс. видов бабочек, которые распространены по всем континентам и островам, кроме Антарктиды. Неповторимое богатство красок и рисунков бабочек связано не только с многообразием пигментов, но и с тонкой структурой строения чешуек, покрывающих их крылья. Личинки бабочек имеют грызущие челюсти, благодаря которым повреждают различные части растений, а также изделия из меха и шерсти (моли). И словно компенсируя вред, который наносят гусеницы, бабочки опыляют растения, способствуя появлению семян и плодов.

Некоторые представители:

• Волнянки
• Epascestria pustulalis

Значение в жизни человека

Человек еще с древних времен страдал от насекомых, большинство из которых имеет огромную способность к размножению. Насекомых следует считать самыми серьезными конкурентами человека в отношении пищи и промышленного сырья, так как они питаются теми же природными продуктами, что и человек. Кроме того, немало насекомых способны причинять большой вред нашему здоровью. Однако не все насекомые вредны. Среди них много и полезных, таких как пчелы, которые дают нам ценный продукт — мед — и опыляют растения. К опылителям относятся также некоторые осы, мухи и жуки. Еще одну группу полезных с хозяйственной точки зрения насекомых составляет большое количество хищников и паразитов насекомых-вредителей. К ним относятся наездники, паразитические осы, божьи коровки, жужелицы, жуки-пожарники, богомолы.

Эволюционные преимущества

Расцвет класса насекомых связан с характерной для них мускулатурой, суставами, членистым телом и придатками, хитиновым скелетом и способностью летать.

• Преимущество мелких особей имеют в том, что они могут занимать места, недоступные более крупным.
• Еще одно преимущество, связанное с небольшими размерами организмов, состоит в изменении размера и силы мышц. Муравей, оса и другие насекомые могут поднять предмет в 10-15 раз тяжелее собственного веса, что невозможно для других видов, таких как мышь, слон, человек (самые сильные тяжелоатлеты поднимают вес в 2-3 раза тяжелее собственного веса).
• Неоспоримым преимуществом является поведение. Оно осуществляется в результате функционирования нервной системы и, как правило, проявляется через двигательную активность. Раздражители воспринимаются органами чувств и передаются по нервной системе, посредством которой насекомые осуществляют соответствующие реакции — рефлексы. Каждый вид имеет определенные рефлексы, называемые врожденными или наследственными. Благодаря им насекомые питаются, защищаются, размножаются. Многие проявления этого класса животных кажутся «разумными» — строительство сот, сбор нектара. Действия насекомых инстинктивны и определяют поведение животного еще при вылуплении. У насекомых короткая жизнь и нет времени учиться. Появление неожиданных опасностей сопровождается большими потерями. Их выживаемость и процветание говорит о сильной способности приобретать новые (условные) рефлексы.