Клас Комахи (Insecta, або Hexapoda)

Комахи — найчисленніша група тварин. Відомо понад 1 млн видів комах, поширених від Антарктиди до 84° північної широти, з них в Україні — понад 20 000 видів. Комахи як первинно-наземні істоти входять до складу найрізноманітніших біоценозів суші. Їх можна зустріти на висоті 5 000 м над рівнем моря; закаспійський терміт прокладає свої ходи до глибини 12 м. Трапляються комахи в абсолютно безводних пустелях. Навіть в Антарктиді було знайдено антарктичних комарів. Пристосування до польоту сприяло освоєнню комахами повітряного середовища. Проте суто наземних форм серед комах порівняно небагато. Понад 90 % усіх видів комах у певний період свого життя пов’язані з ґрунтом або водою як середовищами існування. У житті комах відчутну роль відіграють лише прісні водойми. Відкритих просторів морів та океанів вони не заселяють, окремі види трапляються у прибережній зоні, у морських бухтах та закритих затоках. Філогенетично комахи пов’язані із багатоніжками — типовими наземними тваринами. Перші комахи з’явилися в силурі, вони швидко завоювали сушу. Розміри комах різноманітні: від 0,25 мм (їздці, яйцеїди) до 20-26 см (тропічні види: жук-геркулес, паличник). Тіло завжди складається із трьох відділів: голови, грудей і черевця (кількість сегментів голови можна побачити лише під час ембріонального розвитку (4 сегменти), у грудей їх 3, у черевця зазвичай 9-10, може бути 11-12). Отже, кількість сегментів комахи становить 19, не рахуючи головної лопаті, або акрона, та анальної лопаті, або тельсона. На голові розташовані пара вусиків (антен), ротові органи, фасеткові очі й прості очка. Вусики бувають різні за формою: ниткоподібні, щитинкоподібні, булавоподібні, веретеноподібні, пластинчасті, колінчасті, перисті тощо. Форма вусиків — важлива систематична ознака комах. Ротові органи залежно від способу живлення можуть бути різних типів. Гризучий ротовий апарат пристосований до живлення твердою їжею — органічними рештками, частинами живих рослин тощо.

Він складається із верхньої і нижньої губ та верхніх і нижніх щелеп. На нижніх щелепах і губі є по парі щупиків — органів дотику й смаку. Ротовий апарат гризучого типу властивий жукам, тарганам, прямокрилим та ін.

Гризучо-смоктальний ротовий апарат наявний у комах, що живляться як рідкою, так і твердою їжею (бджоли, джмелі).

Колючо-смоктальний ротовий апарат служить для проколювання тканин і висмоктування крові або соку (комарі, клопи, попелиці).

Смоктальний ротовий апарат має форму хоботка, який у спокійному стані спірально скручений. Його мають метелики, що живляться нектаром квітів.

Груди складаються із трьох сегментів: передньогрудей, середньогрудей, задньогрудей. На кожному сегменті розташовано по парі ніг, які бувають різних типів залежно від способу життя та переміщення комах: бігальні, стрибальні, хватальні, риючі та ін. Нога складається із таких частин: тазик, вертлюг, стегно, гомілка і лапка, яка закінчується 1-2 кігтиками.

У більшості комах на 2-му і 3-му сегментах грудей є по парі крил, у деяких вони редукувалися в процесі еволюції (воші, блохи, пухоїди та ін.). Крила — це пластинки різної форми, утворені виростами шкірних покривів.

Вони пронизані сіткою жилок, по яких у крило заходять трахеї і нерви, а також кров. Будова крил — важлива систематична ознака комах. Завдяки польоту комахи змогли розселитися по всій

Ротові апарати: сисний (а) (метелики) та колючо-сисний (б) (клопи): 1 — верхня губа, 2 — верхня щелепа, 3 — нижні щелепи, 4 — нижня губа, 5 — нижньогубне щупальце.

Типи ніг комах: І — бігальні, II — плавальні, III — стрибальні, IV — хапальні, V — присмоктувальні, VI — збиральні, VII — копальні.

Будова ніг: 1 — тазик, 2 — вертлюг, 3 — стегно, 4 — гомілка, 5 — лапка.

землі та освоїти різні біотопи. На черевці в дорослих комах кінцівок немає (у личинок деяких видів є несправжні черевні ніжки). Самки багатьох видів комах на кінці черевця мають яйцеклад, а в окремих видів — жало, на якому відкривається протока отруйної залози. Забарвлення тіла комах залежить від пігментів, що містяться у кутикулі; металевий блиск зумовлений заломленням або відбиттям променів світла.

Для м’язової системи комах характерна значна диференціація та спеціалізація окремих елементів. Кількість м’язових пучків досягає 1,5-2 тис.

Комахи розвивають значну м’язову силу: травневий хрущ тягне вантаж у 24 рази більший за власну масу; блоха стрибає у 200 раз вище, ніж сама за розмірами. Проміжки між внутрішніми органами у комах виповнені жировим тілом, яке є запасом поживних речовин та поглиначем продуктів обміну. У деяких комах у жировому тілі містяться органічні речовини люцеферин та люцефераза, під час сполучення яких за наявності Оксигену виникає свічення.

Нервова система комах, порівняно з іншими членистоногими, має значно вищий рівень розвитку й спеціалізації.

Центральна нервова система включає парний надглотковий ганглій («головний мозок»), підглотковий ганглій та ганглії черевного нервового ланцюжка. Комахи, що мають складну поведінку, характеризуються більшими розмірами головного мозку. У бджоли він становить 1/174 об’єму тіла, а в жука-плавунця — лише 1/420. Від гангліїв центральної нервової системи відходять нерви до різних органів.

Органи чуттів комах дуже складні та різноманітні. У них розвинені пара складних фасеткових очей та 2-3 прості очка. Кількість оматидіїв у фасетковому оці різних видів комах неоднакова: активні хижаки бабки мають їх близько 28 000, у робочих мурашок, що живуть під землею, — всього 8-9 тис. Зір у комах кольоровий. Вони сприймають жовто-зелені, сині й ультрафіолетові промені.

Чітке зображення предмета виникає в оці комахи лише на відстані 10 см, але на рух предметів вона реагує за 1,5-2 м.

У багатьох комах розвинені органи слуху (тимпанальні й хордотональні органи), за допомогою яких вони сприймають не лише звукові, але будь-які коливання середовища. Тимпанальні органи містяться на різних частинах тіла: ногах (у коників), черевці (у саранових), по боках грудей (у деяких саранових)і т. д. Деякі комахи не лише сприймають звуки, але й здатні відтворювати їх. Звукові органи комах різноманітні. Коники, наприклад, відтворюють звуки тручи одне крило об інше, саранові — тертям стегна задніх ніг об верхні крила і т. д. Хеморецептори комах представлені нюховими й смаковими сенсилами.

Нюхові сенсили різноманітні за формою (щетинки, конуси, пластинки) й розташовані в основному на вусиках та щупальцях. Кількість нюхових сенсил буває доволі значною (у мух 2 000-4 000, у бджоли — 10 000). Нюх допомагає комахам у пошуках їжі. Крім того, орієнтація за запахом — це канал передачі інформації, тобто своєрідна мова комах. Доведено, що комахи виділяють у навколишнє середовище біологічно активні речовини — феромони, які впливають на поведінку, а іноді й на ріст та розвиток інших особин даного виду. Є феромони тривоги, оборони, слідові тощо.

Статеві феромони — атрактанти — сприяють знаходженню особин протилежної статі. Самці деяких метеликів уловлюють запах атрактантів самки на відстані близько 10 км.

Смакові сенсили містяться на ротових органах та лапках ніг.

Крім перелічених органів чуття, у комах є ще деякі рецепторні апарати: сенсили, що сприймають температуру (терморецептори), вологість (гігрорецептори). Водяні комахи відчувають зміну тиску, терміти — магнітне поле Землі тощо.

Органи травлення комах починаються ротового порожниною, куди відкриваються слинні залози. Ротова порожнина за допомогою короткої глотки з’єднується зі стравоходом, задня частина якого розширюються у воло.

Воно є резервуаром для їжі, проте тут їжа зазнає і деяких змін. Так, перетворення нектару в мед у бджіл відбувається частково вже у волі. У наступному відділі — шлунку — відбувається механічна обробка їжі.

У середній кишці відбувається перетравлення та всмоктування їжі. Печінка відсутня. Травні ферменти виділяються безпосередньо стінками середньої кишки. У задній кишці всмоктується вода. Неперетравлені рештки виділяються крізь анальний отвір.

Органи виділення продуктів обміну речовин — мальпігієві судини (від 2 до 150).

Органи дихання — складна система трахей, що пронизують усе тіло комахи і закінчуються найтоншими гілочками — трахеолами. Повітря в трахеї потрапляє крізь дихальця (стигми), які розташовані по боках грудей та черевця.

Трахеї вистелені кутикулою, яка утворює спіральні потовщення. Це надає їм еластичності й перешкоджає спаданню стінок. Надходження й видалення повітря відбувається шляхом зміни об’єму черевця за допомогою скорочення м’язів. Личинки деяких комах (бабки, поденки) що живуть у воді, дихають трахейними зябрами — тонкостінними виростами черевця, в яких галузяться трахеї.

Кровоносна система незамкнена. Серце розташоване на спинному боці й має вигляд трубки, розділеної на ряд камер перегородками з клапанами. Задній його кінець закінчується сліпо, а від переднього відходить аорта, з якої кров (гемолімфа) виливається у порожнину тіла. У камерах серця є отвори з клапанами (остії), крізь які гемолімфа надходить з порожнини тіла до серця. Гемолімфа виштовхується з камери внаслідок скорочення крилоподібних м’язів, які підходять до кожної камери. Гемолімфа — безбарвна або жовтувата рідина. Гемоглобін у ній міститься дуже рідко, бо у комах функцію транспортування газів виконують трахеї. Гемолімфа розносить поживні речовини, а також виконує (завдяки наявності фагоцитів) захисну функцію. Вона також переносить продукти обміну речовин до органів виділення.

Розмноження комах завжди статеве; нерідко трапляється партеногенез. Комахи — різностатеві тварини, у багатьох спостерігають статевий диморфізм. Запліднення внутрішнє, рідше зовнішньо-внутрішнє. У самок деяких видів є сім’яприймальники, де сперма самця може зберігатися тривалий час (4-5 років). Форма забарвлення, а також кількість, що їх відкладають комахи дуже різноманітні. Сарана відкладає 500-900 яєць, бджолина матка — 1,5 млн яєць, а цариця термітів — близько кількох мільйонів на рік. Яйця вкриті шкаралупою, що захищає їх від несприятливих впливів навколишнього середовища. Розвиток комах може бути прямим або з перетворенням (метаморфозом), повним або неповним.

Морфологія чорного таргана (а — внутрішня будова, б — ротовий апарат, в — кінцівка): 1 — надглотковий ганглій; 2 — симпатичний нерв; 3 — зоб; 4 — жувальний шлунок; 5 — пілоричні вирости; 6 — середня кишка; 7 — мальпігієві судини; 8 — задня кишка; 9 — додаткові залози; 10 — сім’яники; 11 — черевний нервовий ланцюг; 12 — трахейна система; 13 — слинна залоза; 14 — резервуар слинної залози; 15 — верхня губа; 16 — верхня щелепа; 17 — нижньощелепне щупальце; 18 — нижня щелепа; 19 — нижня губа; 20 — язичок; 21 — нижньогубне щупальце; 22 — таз; 23 — вертлюг; 24 — стегно; 25 — гомілка; 26 — лапка

Поведінка комах

Основою поведінки комах є безумовні рефлекси та інстинкти. У них спостерігають рухові рефлекси на світло (фототаксиси), тепло (термотаксиси), вологу (гідротаксиси), земне тяжіння (геотаксиси) та ін.

Прикладами позитивних таксисів можуть бути: термотаксис — концентрація навесні мух на стінах будинків, нагрітих сонцем, фототаксис — скупчення комах біля джерела світла у нічний час тощо.

У комах спостерігають інстинкти збереження індивіда: оборонні або захисні («завмирання», виділення пахучих та отруйних речовин), харчові (здобування їжі, запасання корму), а також інстинкти, спрямовані на збереження виду: відшукування особин протилежної статі, турбота про потомство. Інстинктивна поведінка багатьох комах дуже складна та справляє враження розумної. Проте за змін умов така спадково закріплена поведінка часто стає недоцільною і призводить комаху або її потомство до загибелі.

Багатьом комахам, особливо гуртовим (бджоли, мурашки, джмелі, терміти, оси та ін.) властива здатність до вироблення умовних рефлексів. Виникають вони під дією двох одночасних подразників — безумовного (напр., їжі) та умовного, або сигнального (будь-якого фактора навколишнього середовища).

Умовні рефлекси — індивідуальні й тимчасові: вони виробляються протягом життя особини і якщо не підкріпляються, то можуть зникати. Здатність до вироблення умовних рефлексів властива не лише гуртовим комахам. Їх можна виробити, наприклад, у прусаків. Якщо помістити прусаків у садок із двома з’єднаними камерами — світлою і темною — прусаки як нічні тварини зберуться у темній. Але якщо протягом певного часу постійно подразнювати їх слабким електричним струмом, то прусаки перейдуть у світлу і будуть уникати темряви навіть після припинення дії сигнального подразника (електричного струму). Отже, на допомогу природним рефлексам, що є характерними й обов’язковими для кожного виду, приходять умовні, через які й відбувається пристосування цих тварин до змін умов середовища.

Типи розвитку комах

Розвиток комах після виходу з яйцевих оболонок, або постембріональний розвиток, відбувається по-різному. Розвиток крилатих комах супроводжується перетворенням, або метаморфозом. Метаморфоз полягає в перебудові внутрішньої організації вилупленої з яйця личинки та перетворення її в дорослий стан, або імаго. Розрізняють два основні типи метаморфозу: неповне перетворення, або геміметаболію та повне перетворення, або голометаболію.

1. Розвиток комах з неповним перетворенням. Ця форма постембріонального розвитку властива для комах, представлених у сучасній фауні значною кількістю рядів. Сюди належать таргани, сарана, коники, терміти та ін. У цих комах з яйця виходять личинки, дуже схожі на дорослі форми. Вони мають фасеткові очі й такий самий тип ротового апарату, живляться їжею, подібною до їжі дорослих. За подібність личинок з фазою імаго їх називають імагоподібними. Вони відрізняються від дорослих комах лише меншими розмірами, недорозвинутим статевим апаратом та відсутністю крил. Зачатки крил з’являються після одного з перших линянь. Наступна фаза полягає у рості, розвитку і формуванні органів, яких недостає — статевого апарату, крил. Цей розвиток пов’язаний з періодичними линяннями (від 4-5 до 20 линянь протягом життя). З кожним линянням молода тварина все більше й більше стає подібною на дорослу тварину. Остання линька призводить до вилуплення дорослої комахи, здатної до польоту й розмноження. Таким чином, у комах, які розвиваються з неповним метаморфозом, життєвий цикл складається з зміни трьох фаз: яйця, личинки та імаго. Іноді личинок таких комах, особливо після утворення зачатків крил, називають німфами, а якщо їх розвиток проходить у воді, — наядами.

2. Розвиток комах з повним перетворенням. Другою формою постембріонального розвитку комах є розвиток з повним метаморфозом, або голометаболія. Повний метаморфоз характерний для більшості вищих комах: жуків, бліх, метеликів, мух, комарів, бджіл, ос, мурашок, волохокрильців. Повний метаморфоз відрізняється від неповного зміною чотирьох фаз розвитку в життєвому циклі комахи: яйця, личинки, лялечки та імаго. Личинки комах, які розвиваються з повним метаморфозом, зовні різко відрізняються від дорослих особин: у них немає ні крил, ні їх зачатків, відсутні фасеткові очі, сегментація тіла більш гомономна (груди й черевце не чітко відділені одне від одного), більшість з них має червоподібну форму тіла.

Наприклад, у гусениць метеликів, крім трьох пар коротеньких членистих ніжок, є ще 5 пар черевних непочленованих ніжок, які відсутні в імаго. Замість сисного ротового апарату, характерного для термітів, у гусениць наявний гризучий ротовий апарат. На поверхні тіла в багатьох гусениць є шкіряні вирости і волоски, але ніколи не буває лусок, характерних для імаго метеликів. Гусениці метеликів часто мають особливе забарвлення — або захисне, або яскраве попереджувальне. У внутрішній організації гусениць є також значні відмінності від імаго: прядильні залози гусениць відсутні в імаго метеликів, кишечник побудований інакше, черевний нервовий ланцюжок гусениці складається з великого числа гангліїв. Таким чином, гусениці метеликів мають значну кількість особливостей, властивих лише для личинкової фази та які зникають у дорослих особин.

Личинковий період у розвитку комах становить зазвичай більшу частину їхнього життя. Протягом личинкової фази відбувається інтенсивне живлення й ріст, що супроводжується линянням (4-5 разів і більше). Фаза лялечки доволі характерна для повного метаморфозу. Це фаза без живлення та, як правило, без руху. У зв’язку з нерухомістю лялечок вони бувають захищені різними способами. Перетворення в лялечку відбувається у прихованих місцях — у ґрунті, під корою тощо. У багатьох комах лялечки мають захисне забарвлення (лялечки багатьох метеликів), вони можуть бути закутані в шовкові кокони (метелики-шовкопряди, міль, мурашки), лялечки мух покриті зверху твердою личинковою шкіркою. Під час розвитку комах з повним метаморфозом, крім зовнішніх, помітних для спостереження змін, відбувається корінна перебудова багатьох систем внутрішніх органів. Ця перебудова полягає в руйнуванні більшої чи меншої частини личинкових органів і тканин — гістолізу — й одночасно процесів формування нових тканин та органів дорослої комахи — гістогенезу. У фазі лялечки, яку іноді помилково називають фазою спокою, одночасно взаємодіють два процеси — гістоліз і гістогенез. У стадії імаго комахи не линяють і не ростуть.

Комахи, які живуть під землею

Комахи складають більшість біомаси Землі, за деякими оцінками, що сягає 1 мільйона названих видів, а ще 100 мільйонів ще належить виявити. Багато з цих комах принаймні частину свого життя проводять під землею. Наприклад, джмелі зимують під землею взимку, а багато личинок жука живуть під землею перед метаморфозуванням у дорослу форму. Інші, наприклад, мурахи та терміти, більшу частину свого життя проживають під землею в соціальних колоніях, що мешкають у складних тунельних спорудах.

Мурахи та терміти

Мурахи і терміти живуть у величезних соціальних колоніях, що складаються з тисяч окремих комах, кожна з яких має свою роль у своїх підземних містах. Запліднена королева починає колонію, будуючи єдину камеру для свого гнізда. Її першим виводком є ​​працівники, які будують та підтримують гніздо, яке у мурах складається з вертикальних тунелів для руху та горизонтальних камер для зберігання, повідомляє біолог-мураха Вальтер Цхінкел з Університету штату Флорида. Королева може щодня відкладати сотні яєць протягом усього життя – від 10 до 20 років – в цей момент колонія гине разом з нею.

Колембола

Коллембола, широко відома як весняні хвости, – ще один вид комах, що зустрічаються в надлишку під землею. Ці комахи називаються весняними хвостами для роздвоєного відростка, який дозволяє їм підстрибнути в повітря, як правило, довжиною всього кілька міліметрів і може налічувати більше 100 особин на одному квадратному сантиметрі ґрунту за правильних умов. Маючи такі високі щільності серед колемболи, ці комахи є важливою ланкою в екосистемі, переробляючи поживні речовини та руйнуючи органічні речовини в ґрунті.

Жуки

Деякі види комах, у тому числі багато видів жуків, проводять лише частину свого життєвого циклу під землею як личинки. Їх також багато, з карабідами, або наземними жуками, що налічують понад 2000 видів у Північній Америці. Після висиджування ці жуки живуть між двома і шістьма роками під землею, як личинки, харчуючись іншими комахами, корінням трав та іншими рослинами. Вони завершують свій життєвий цикл, гальмуючи і вилуплюючись у свою крилату дорослу стадію, під час якої вони знайдуть собі пару.

Саранча

Саранча, яку ще називають цикадами, зустрічається рідше, ніж мурахи та жуки, але їх життєві цикли люди вивчали сотні років. Залежно від виду, цикади проводять перші два-17 років свого життя під землею як личинки, харчуючись соком коренів рослин. Вони вилуплюються масово, як крилаті дорослі, у мільйони роїв, лише коли температура землі досягає 64 градусів за Фаренгейтом (18 градусів Цельсія). Після нетривалого і шаленого періоду спаровування всього кілька днів цикади відкладають яйця і гинуть, починаючи цикл знову.

Відмінності між повнішою землею та діатомовою землею

Земля Фуллера складається з переважно монтморилонітової глини. Глина Фуллера здебільшого використовується для вбирання масел, очищення олій та вбирання мастила. Діатомічна земля виготовлена ​​з кремнієвих скелетів мікроскопічних діатомів. Діатомовая земля використовується як наповнювач, фільтр, м’який абразив та пестициди.

Які фрукти та овочі ростуть під землею?

Коренеплодні та бульбові культури представляють овочі та фрукти, багаті білками, вітамінами, мінералами та вуглеводами, усі необхідні для міцного здоров’я.

Що відбувається під землею під час землетрусу?

Пластини, що покривають поверхню Землі, постійно рухаються через зміни розплавленої породи глибоко всередині Землі. Тип діяльності, що відбувається між цими рухомими плитами, може спричинити землетруси. Рідше підземна діяльність, яка відбувається під час землетрусу, є вулканічною. Землетруси .