Ротовой аппарат насекомых
Ротовой аппарат насекомых — комплекс внешних структур на голове насекомых, функция которого — прием пищи.
Содержание
Составные части и их происхождение
В ходе эволюции в состав головы насекомых вошли головная капсула и шесть первых члеников тела. Три пары конечностей, которые были на этих члениках, превратились в ротовые придатки — составляющие ротового аппарата. Это две верхние челюсти (жвалы, мандибулы), две нижние челюсти (максиллы) и нижняя губа (лабиум). Нижняя губа непарная, но она сформировалась в результате срастания пары придатков.
Жук-скакун Cicindela scutellaris (США). Сверху хорошо видна бледно-коричневая верхняя губа и верхние челюсти, похожие на две перекрещенные сабли
Кроме этих структур, ротовой аппарат образуют также верхняя губа и подглоточник (гипофаринкс). Последний является выростом внутренней стенки головы. На нем открываются протоки слюнных желез. Верхняя губа (лабрум) — небольшая пластинка, вероятно, образовавшаяся при слиянии пары придатков. В первую очередь, она не дает пище выпадать изо рта. Кроме того, на внутренней поверхности верхняя губа иногда имеет канавку. Накладываясь на подглоточник, она образует вместе с ним трубку, по которой пища попадает в пищевод. Все детали ротового аппарата движутся благодаря довольно сложному комплексу мышц и нервов и имеют чувствительные волоски — органы осязания и хеморецепции.
Схема эволюции ротовых аппаратов насекомых от исходного — грызущего (А). От него возникли грызуще-лижущий (В), сосущий (С) и колюще-сосущий (D) аппараты. Цветом обозначены главные структуры: верхняя губа (красным), верхние челюсти (зеленым), нижние челюсти (желтым) и нижняя губа (голубым). В нижней части показаны аппараты А и В в «разобранном» состоянии. Кроме того, а — усики (антенны), о — глаза
Это общая схема, которая у разных групп насекомых претерпела колоссальные изменения. Ведь и сама пища, и способ ее добывания у насекомых очень разнообразны. Учитывая это, различают шесть основных типов ротовых аппаратов: грызущий, лижущий, грызуще-лижущий, сосущий, колюще-сосущий и режуще-сосущий. Это разделение не абсолютно, внутри каждого типа есть многочисленные вариации в строении.
Грызущий ротовой аппарат
Предназначен для питания твердой пищей. Верхние челюсти — твердые зазубренные пластинки – отгрызают кусочки, измельчают их, а нижние челюсти и нижняя губа проталкивают их к пищеводу. Такой ротовой аппарат имеют жуки, тараканы, прямокрылые, щетинохвостки, богомолы, термиты, веснянки, пилильщики, рогохвосты, сеноеды, пухоеды, личинки бабочек (гусеницы) и другие группы. Грызущий аппарат считается самым примитивным среди других. Вероятно, от него происходят другие типы ротовых аппаратов насекомых. Он больше всего схож с ротовыми органами многоножек, животных общего с насекомыми происхождения.
Длинные зубчатые верхние челюсти — главное оружие австралийских муравьев-бульдогов (род Myrmecia)
Лижущий ротовой аппарат
Удобен для поглощения жидкой пищи, или такой, которая легко растворяется слюной. Пригоден также для отскребания частиц твердой пищи. Верхние и нижние челюсти развиты слабо, а остальные структуры образуют довольно сложный хоботок. На его кончике нижняя губа образует губкообразную структуру, пронизанную микротрубочками. Такой ротовой аппарат имеют комнатная и другие мухи, которые не питаются кровью. Муха садится, допустим, на сахар или хлеб, выделяет каплю слюны, а затем сквозь поры нижней губы всасывает сладкий раствор. Снизу нижней губы есть еще и зубчатая пластинка, похожая на терку. Опустив ее на твердый субстрат, муха может отскребать от него частицы.
Комнатная муха за трапезой
Грызуще-лижущий ротовой аппарат
Адаптирован для питания твердой и жидкой пищей, к которой есть открытый доступ. В таком ротовом аппарате верхние челюсти плоские и зазубренные. Ими можно отгрызать кусочки «мяса», поймав гусеницу или паука (осы), формировать ячейки из воска (шмели, пчелы), отрывать и измельчать древесину для строительства гнезда (осы). Нижние же челюсти и нижняя губа вытянуты и образуют хоботок. Насекомые проникают им в цветочные нектарники и пьют из них нектар. Внутри хоботка есть несколько каналов, по одним вниз может двигаться слюна, по другим вверх, к ротовой полости — жидкая пища. У некоторых пчел хоботок длиннее туловища.
Хоботок обыкновенной медоносной пчелы. На переднем плане — вытянутые узкие нижние челюсти, позади них — раздвоенная на вершине нижняя губа
Хоботок тропической пчелы Euglossa позволяет ей собирать глубоко спрятанный нектар тропических орхидей. Гайана, 2014 год
Сосущий ротовой аппарат
Предназначен для поглощения жидкой пищи из открытого источника. Такой аппарат у имаго бабочек. Нижние челюсти сильно удлинены и превратились в два желоба. Когда они приложены друг к другу, то образуют сплошную трубку, которая позволяет пить нектар, воду и другие жидкости. Наверху трубка открывается прямо в пищевод. Остальные ротовые структуры развиты у бабочек крайне слабо. У некоторых бражников хоботок длиннее тела.
Фотоскан головы бабочки огневки. Хитин — материал хоботка — позволяет ему скручиваться подобно пружине
Бражник вьюнковый (Agrius convolvuli). Благодаря длинному хоботку бражники сосут нектар на лету, не садясь на цветок
Колюще-сосущий ротовой аппарат
Предназначен для прокалывания твердой поверхности и последующего всасывания находящейся под ней жидкости. Так питаются тли, цикады, полужесткокрылые (клопы), комары, блохи. В типичном варианте верхняя губа, верхние и нижние челюсти, а иногда и подглоточник имеют вид удлиненных твердых щетинок, заостренных или зазубренных на конце. Приложившись друг к другу, они образуют тоненькую трубочку, сквозь которую всасываются соки растений, кровь животных. Нижняя губа имеет вид желоба, в который в состоянии покоя укладываются остальные структуры. Несколько иначе построен колюще-сосущий аппарат у вшей, личинок муравьиных львов, плавунцов, некоторых жуков-светляков.
Желтолихорадочный комар (Aedes aegypti L.) извлекает окровавленный хоботок из кожи человека. Чуть правее от него — темно-коричневая изогнутая дугой нижняя губа — футляр, в который укладывается «рабочая» часть хоботка. Когда хоботок погружается в жертву, футляр остается снаружи, упирается в кожу и вынужденно сгибается
Режуще-сосущий ротовой аппарат
Слепни и некоторые другие двукрылые используют такой аппарат для питания кровью млекопитающих. При этом верхние челюсти вытянуты в виде узких острых лезвий, подобных стилетам. Ими насекомые прокалывают или прорезают кожу жертвы. На нижней губе есть губкообразная структура, собирающая кровь, которая льется из ранки. По трубке (подглоточник + верхняя губа) кровь всасывается в пищевод.
Слепень рода златоглазиков (Chrysops). На английском эти насекомые носят название deer flies — «оленьи мухи». Нетрудно представить, как они донимают оленей своими острыми хоботками
Другие типы ротовых аппаратов
Образ жизни и особенности строения насекомых настолько различны, что ни одна классификация не в состоянии охватить их разнообразие. Личинки мошек и комаров обитают в водоемах, и их ротовые органы образуют структуры вроде складных вееров или венчика. Сквозь них происходит фильтрация воды, и частицы съедобной органики задерживаются на их элементах. Личинки некоторых видов не только фильтруют, но и соскребают пищу с твердых поверхностей. Это они делают веерами меньших размеров.
Муха цеце, муха-жигалка и некоторые другие кровососущие двукрылые не прорезают, а фактически просверливают кожу жертвы. Их хоботок похож на пучок из удлиненных терок и быстро погружается. Жертвами мухи цеце становятся не только люди, но и существа с достаточно прочной и толстой кожей — буйволы, бегемоты и другие копытные.
Голова самца мухи цеце Glossina palpalis
У личинок стрекоз нижняя губа («маска») сильно удлинена, состоит из двух половинок, которые подвижно, наподобие шарнира, соединены между собой и с головой. Увидев добычу, личинка выбрасывает этот орган вперед, два коготка на его конце хватают жертву и подтягивают ее вплотную ко рту. «Маску» и язык лягушек, работающий подобно ей, можно считать аналогичными органами.
Личинка стрекозы
Имаго многих насекомых имеют недоразвитый ротовой аппарат, потому что совсем не питаются — они живут за счет запасенных веществ, накопленных на стадии личинки (поденки, оводы, некоторые бабочки и жуки).
Голова поденки
