Строение и типы усиков насекомых. Методические указания. Внешнее строение насекомых. Что такое усики

Энтомология – наука о насекомых (название произошло от двух греческих слов entomon – насекомое и logos – наука). Насекомые относятся к классу насекомые – Insecta, типу членистоногие – Arthopoda. Класс насекомых многообразен по числу входящих в него видов (более 1 миллиона видов), которые обладают разнообразием морфологических признаков, биологических свойств, приспособительных особенностей и взаимоотношений в окружающей среде. Не менее многообразна и роль насекомых в природе, жизни людей и экономике общества. В связи с этим в настоящее время из энтомологии выделились общая энтомология и ряд прикладных научных дисциплин – сельскохозяйственная, ветеринарная, лесная, медицинская энтомологии, пчеловодство, шелководство.

Общая энтомология – теоретическая дисциплина, которая служит научным фундаментом для перечисленных выше прикладных дисциплин и специальных дисциплин энтомологического ряда – биологической защиты, карантина, прогноза, иммунитета и некоторых других. Она изучает морфологию, анатомию, физиологию насекомых, биологию размножения и развития, экологические особенности насекомых, систематику и классификацию насекомых.

Общая энтомология как ветвь современной биологии накопила большой запас знаний, вносит значимый вклад в развитие и благосостояние общества, изыскивает пути разумных решений сложившихся экологических проблем.

Насекомые представляют класс Insecta, который относится к типу членистоногие – Аrthropoda. Этот класс имеет сегментированное тело и членистые ходильные конечности и несет пару усиков. Тело насекомого делится на три основных отдела: голову, грудь и брюшко (рис. 1). Ознакомление с основными отделами тела и их придатками ведется на постоянных препаратах и на примере майского жука.

Рис. 1. Тело итальянской саранчи с обозначением главнейших частей

(левая пара крыльев удалена)

Чтобы расчленить насекомое на три отдела, необходимо положить его на спинку, найти отделы, затем закрепить насекомое с помощью препаровальной иглы, которую следует ввести в центре между передней и средней парой ног до дна чашки Петри и, придерживая переднегрудь, с помощью второй иглы или скальпеля отчленить (оттянуть) голову. После этого одну иглу ввести в грудь около последней пары ног до дна чашки, чтобы придержать насекомое, а другую иглу, держа наклонно, постепенно вводить (не до дна чашки, иначе расчленению будут мешать крылья) сразу за задними ногами в тело насекомого и отчленить брюшко, отодвигая в сторону. Теперь следует изучить каждый отдел тела и придатки на нем.

Рис. 2. Голова насекомого: 1 – верхняя губа; 2 – верхняя челюсть; 3 – наличник; 4 – лобно-наличниковый шов; 5 – щеки; 6 – лоб; 7 – усиковая ямка; 8 – глазок; 9 – теменной шов; 10 – сложный глаз; 11 – темя; 12 – затылочный шов; 13 – затылок; 14 – заднезатылочный шов; 15 – заднезатылок; 16 – шейная мембрана; 17 – нижняя губа; 18 – нижнегубной щупик; 19 – нижняя челюсть; 20 – нижнечелюстной щупик

Голова (рис. 2) насекомого состоит из лба (между сложными глазами), наличника (к низу от лба), темени (выше лба), затылка (задняя часть головы). По бокам головы имеются виски (выше глаз) и щеки (ниже глаз).

Форма головы разнообразна: округлая (мухи), сжатая с боков (саранча, кузнечики), вытянутая в виде головотрубки (долгоносики, трубковерты). Различны и типы постановки головы: прогнатический, гипогнатический и опистогнатический. При прогнатическом типе ротовые части направлены вперед, он характерен для хищных насекомых (жужелиц, стафилинид, уховерток); при гипогнатическом – ротовые части направлены под прямым углом вниз, характерен для растительноядных насекомых (саранчовые, многие виды жуков, клопов); при опистогнатическом – ротовые части направлены под острым углом вниз и назад, приближаясь к передним ногам насекомого, характерен для многих сосущих насекомых (цикадовые, тли, трипсы, медяницы (рис. 3).

Придатками головы являются ротовые органы, усики и глаза фасеточные (сложные) и простые (глазки). Фасеточные глаза состоят из многочисленных мелких глазков (омматидиев), располагаются по бокам головы, выполняют зрительную функцию. У самцов некоторых мух занимают почти всю голову. Простые глаза, если имеются, то чаще в числе трех и располагаются треугольником на лбу и темени. Следует найти все составные части головы и придатки на голове насекомого и далее ознакомиться c основными типами усиков насекомых, пользуясь постоянными препаратами.

Рис. 3. Типы постановки головы: 1 – прогнатический; 2 – гипогнатический; 3 – опистогнатический

Рис. 4. Строение усика: 1 – жгутик; 2 – ножка; 3 – скапус; 4 – усиковая впадина

Усики или антенны (antennae) представляют одну пару членистых образований, расположенных по бокам лба между или впереди глаз в усиковых ямках. Они служат органом обоняния и осязания у насекомых. Нередко у самцов они крупнее, чем у самок (рассмотреть у расчлененного майского жука, определить тип усиков). Усик состоит из утолщенного основного членика (scapus), ножки (pedicillus) и жгутика (flagellum) (рис. 4). Строение усиков разнообразно у отдельных видов и групп насекомых и этот признак широко используются в диагностике и систематике насекомых.

Различают следующие основные типы усиков (рис. 5):

1) щетинковидный – членики постепенно суживаются от основания к вершине и тогда усик к вершине явно заострен (кузнечики, медведки);

2) нитевидный – все членики по длине усика в основном одинаковой толщины (саранчовые, бабочки пяденицы и огневки, крестоцветные блошки);

3) четковидный – членики короткие и широкие, основание каждого из них сужено (жуки чернотелки);

4) пиловидный – верхний угол каждого членика усика с одной стороны несколько оттянут (некоторые щелкуны и златки);

5) гребневидный, или гребенчатый – каждый членик усика с одной стороны имеет сравнительно длинный отросток (некоторые щелкуны);

Рис. 5. Типы усиков: 1 – щетинковидный у таракана; 2 – нитевидный у саранчовых; 3 – четковидный у жука майского хрущака; 4 – пиловидный у жуков златок; 5 – гребневидный у жуков щелкунов; 6 – булавовидный у дневных чешуекрылых; 7 – головчатый у жуков мертвоедов; 8 – веретеновидный у чешуекрылых пестрянок; 9 – пластинчато-булавовидный у жуков хрущей; 10 – гребенчато-коленчатый у жуков рогачей; 11 – неправильный у жуков вертячек; 12 – перистый у бабочек шелкопрядов; 13 – щетинконосный у круглошовных двукрылых

6) перистый – каждый членик усика имеет двусторонние выросты, и усик напоминает перо птицы (бабочки шелкопряды, американская белая бабочка);

7) булавовидный – вершина усика утолщена (бабочки белянки, крапивница, рапсовый цветоед);

8) головчатый – вершина усика значительно утолщена и резко отделена от остальных члеников усика (жук-мертвоед);

9) пластично-булавовидный – булава состоит из пластинок, складывающихся веерообразно (майский жук, жук кузька, жук крестоносец);

10) коленчатый – первый членик усика значительно длиннее остальных, составляющих жгутик, и направлен под углом к ним. Коленчато-булавовидный (долгоносики), коленчато-гребенчатый (жук-олень);

11) веретеновидный – постепенно утолщен посередине (пестрянки);

12) щетинконосный – три коротких и широких членика различной формы, последний со щетинкой (домашняя и другие виды мух);

13) неправильный – членики усика не сходны между собой по форме и величине, часто асимметричны (некоторые мягкотелки).

Рис. 6. Грызущие ротовые органы: а – верхняя губа; б – верхние челюсти; в – нижние челюсти; г – нижняя губа; 1 – внутренняя жевательная лопасть; 2 – наружная жевательная лопасть; 3 – челюстной щупик; 4 – стволик; 5 – основной членик; 6 – язычок; 7 – придаточный язычок; 8 – губной щупик; 9 – подбородок; 10 – подподбородок

Лабораторная работа № 1

Внешнее строение насекомых

Цель - Изучить внешнее строение насекомых.

Материалы и оборудование : коллекционные экземпляры насекомых (кузнечики, жуки, клопы), лупы, препаровальные иглы, предметные стекла.

Ход работы

Рассмотреть и зарисовать внешнее строение насекомых, обратить внимание на расположение конечностей, крыльев, положение головы относительно оси тела.

Найти три отдела: голову, грудь, брюшко. Рассмотреть места их сочленения и отделить друг от друга с помощью препаровальных игл. Расчлененные части - голову, грудь, брюшко - зарисовать.

Рассмотреть строение головы при 10-20-кратном увеличении. Зарисовать и обозначить все части головы и ее придатки (темя, лоб, наличник, щеки, верхняя губа, верхние челюсти, глаза, глазки, усики, губной щупик, челюстной щупик).

Рассмотреть и зарисовать различные типы усиков: нитевидные, щетинковидные, четковидные, пиловидные, булавовидные, перистые, коленчатые, щетинконосные (рис. 1).

Определить типы усиков у перечисленных видов насекомых: майский хрущ, кузнечик, щелкун полосатый, бронзовка золотистая, клоп-черепашка, белянка, рыжий таракан. Для определения типа усиков использовать прилагаемые описания и рис. 1.

Нитевидные усики. Все членики цилиндрические, т. е. более или менее одинаковой ширины, лишь у основания они могут быть несколько утолщены (рис. 1, а). Пример: саранчовые, некоторые бабочки (пяденицы и огневки).

Щетинковидные усики. Членики постепенно суживаются от основания так, что усики к вершине явно заострены (рис. 1, б). Усики могут быть длинными и короткими. Пример: кузнечики, сверчки, медведки, тараканы.

Четковидные усики. Состоят из коротких и широких члеников, основания последних сужены так, что членики отделены один от другого перетяжками; первые (1-2-й) членики могут быть удлиненными (рис. 1, в). Пример: жуки-чернотелки.

Пиловидные усики. Членики, составляющие усик, имеют оттянутый верхний угол и в совокупности напоминают зубья пилы (рис. 1, е). Пример: жуки-щелкуны и жуки-златки. Видоизменением пиловидного усика можно считать гребенчатый, или гребневидный, усик (рис. 1, ж), каждый членик которого имеет отросток; отростки образуют гребень. Пример - жуки-щелкуны из рода Corymbites.

Булавовидные усики. Несколько вершинных члеников расширены и составляют булаву (рис. 1, д).

Пример : бабочка-белянка, бабочка-крапивница. Если булава усиков состоит из пластинок, складывающихся веерообразно, то усик носит название пластинчато-булавовидного (рис. 1, к).

Пример - майский жук и другие хрущи.

Перистые усики. Каждый членик усика имеет двусторонние вырос-ты, уменьшающиеся от основания к вершине; в общей сложности усики напоминают перо птицы (рис. 1, з). Пример - бабочки-шелкопряды.

Коленчатые усики. Первый членик усика значительно длиннее ос-тальных, составляющих жгутик, и направлен под углом к ним (рис. 1, л). Пример: шершень, шмель, жук-олень и другие виды семейства усачей.

Щетинконосные усики состоят из трех коротких и широких члеников различной формы; на последнем членике сбоку или на вершине имеется щетинка, которая может быть перистой (рис. 1, и). Пример: комнатная муха и некоторые двукрылые.

Страница 5 из 5

Тип нервной системы у насекомых

Нервная система насекомых обрабатывает сигналы, поступающие из окружающей среды, в электрические импульсы. Благодаря этому осуществляются движения мускулов и функционирование органов. Особенно большое количество нервных клеток расположено в голове. Они образуют мозг, а также второй нервный центр, расположенный под пищеводом, - подглоточный ганглий. В трех грудных сегментах находятся нервные узлы, контролирующие движения лапок и крыльев. Расположенные в задней части туловища восемь нервных узлов иннервируют свой участок туловища. Нервные узлы соединены между собой и с другими нервными центрами нервными стволами. Таким образом, нервная система насекомых построена по принципу веревочной лестницы. У многих насекомых нервные узлы грудных сегментов и задней части туловища сливаются в более крупные узлы.

Как насекомые дышат

По сложной системе трубок воздух распространяется по телу насекомого. По бокам грудных и брюшных сегментов расположено по одному дыхательному отверстию, От него отходят трахеи, дыхательные пути, которые интенсивно разветвляются. Тончайшие трубочки, в тысячи раз тоньше человеческого волоса, опутывают поверхности всех органов насекомых. Крупные насекомые, такие как жуки и бабочки, часто дышат путем напряжения и расслабления задней части тела. Для того чтобы из дыхательных путей не уходила влага, насекомое закрывает дыхательные отверстия с помощью волосков; так исключается и возможность попадания в них инородных тел. Трахеи изнутри покрыты кутикулой, которая обновляется при каждой смене оболочки.

Есть ли у насекомых уши?

"Барабанная" кожа присутствует в организме многих насекомых. Это "ухо" восприимчиво зачастую не только к тем звукам, которые слышат люди, но и к ультразвуку. Однако расположено оно не на голове насекомого, а на самых различных частях его тела: у цикад и некоторых ночных бабочек-на задней части туловища, у других бабочек - в последнем грудном сегменте. У кузнечиков "уши" находятся под коленями на передних лапках. Многие насекомые пользуются ушами, для общения: женские особи кузнечиков и сверчков находят поющих самцов. Но у насекомых есть и другие органы чувств, которые воспринимают шумы. Самцы комаров улавливают с помощью органа, расположенного в усиках, звуки, которые издают самки их вида при полете, и таким образом находят партнершу. У тараканов на задней части туловища находятся длинные чувствительные волоски, способные воспринимать звук.

Зачем насекомым усики?

Органы чувств на усиках насекомых сообщают им не только состоянии окружающей среды, они помогают общаться с сородичами, найти подходящее место обитания для себя и потомства, а также пищу. Самки многих насекомых привлекают самцов с помощью запахов. Самцы малого ночного павлиньего глаза могут учуять самку на расстоянии нескольких километров. Муравьи распознают по запаху самок из своего муравейника. Некоторые виды муравьев метят путь от гнезда к источнику питания благодаря пахучим веществам, которые выделяются из специальных желез. С помощью усиков муравьи и термиты чуют запах, оставленный их сородичами. Если оба усика улавливают запах в одинаковой степени, значит, насекомое на правильном пути. Вещества-аттрактанты, которые выделяют готовые к спариванию самки бабочек, обычно разносятся ветром.

Что такое усики?

Усики состоят из членников, которые условно можно считать плотно прилегающими бусинками. Антенны состоят из трех частей. Первая часть представляет собой основной членник - скапус, или рукоятку. С помощью основного членника происходит заглубление антенны в усиковой ямке на лбу между глаз. К скапусу (рукоятке) прикрепляются двигательные мышцы, благодаря чему усики шевеляться.

Вторая часть состоит из крупного членника педдицелеллума, или ножки. К ножке примыкает третий компонент антенны - жгутик, или флагеллум. Жгутик состоит из множества более мелких членников.

В основном, усики являются органом обоняния. Запах в мире насекомых является одним из ведущих языков общения, поэтому не удивительно, что на одном усике пчелы находится более 30 000 рецепторов, участвующих в обонянии.


Обоняние играет ведущую роль в коммуникации общественных насекомых, таких как муравьи. Если муравья пометить запахом мертвого муравья, то его собратья будут относится к нему, именно как к неживому, станут выносить из муравейника на мусорную кучу, несмотря на двигательный протест и размахивания конечностями живого мураша, несмотря на его способность к самостоятельному передвижению.

Чем хуже развито зрение у насекомых, тем длиннее и пышнее его усики. У ночных бабочек эта тенденция наиболее выражена в виде перистых усиков. Такие роскошные усищи позволяют учуять самку на расстоянии 2 километра! Перистыми усиками обладают и комары.

Типы усиков насекомых

Чётковидные усики у майки обыкновенной Meloe proscarabaeus

Термиты - инфраотряд общественных насекомых с неполным превращением, родственных тараканам. Долгое время термитов считали самостоятельным отрядом (2009, в последнее время их таксономический статус дискутируется и рассматривается в ранге от инфраотряда (2011, 2013)до эписемейства (epifamily Termitoidae; 2007) в составе тараканообразных. В мире известно 2933 современных вида термитов (данные на 2013 год; вместе с ископаемыми 3106 видов)

Как и все общественные насекомые, особи термитов чётко делятся на три основных группы: рабочих особей, особейсолдат и особей, способных к половому размножению. Рабочие термиты имеют мягкое белое тело, как правило, менее 10 мм в длину. Глаза редуцированы или отсутствуют. В противоположность им, репродуктивные особи имеют тёмное тело и развитые глаза, а также две пары длинных треугольных крыльев, которые, однако, сбрасываются после единственного в жизни репродуктивной особи полёта.

Структура колонии и поведение В отличие от муравьёв, у наиболее эволюционно продвинутых видов термитов кастовая принадлежность задаётся генетически. У более примитивных видов кастовая принадлежность особи зависит от того, чем её кормят другие термиты в период развития и какие феромоны они при этом выделяют. Бесполое размножение в виде телитокического партеногенеза обнаружено у 7 видов термитов, в том числе: Reticulitermes speratus, Zootermopsis angusticollis, Zootermopsis nevadensis, Kalotermes flavicollis, Bifiditermes beesoni. Диплоидный хромосомный набор термитов составляет 2 n=28- 56, а у примитивного Mastotermes darwiniensis 2 n=96.

Все термиты едят целлюлозу в той или иной форме, но именно питающиеся деревом особенно ответственны за ущерб зданиям. Целлюлоза - богатый источник энергии, но трудноперевариваемый. Среди симбиотических организмов в своём кишечнике термиты полагаются в первую очередь на метамонад рода Trichonympha, которые потребляют оставшиеся после переваривания вещества. Кишечные микроорганизмы, в свою очередь, полагаются на особых бактерий, живущих на их оболочках и производящих некоторые пищеварительные ферменты. Эти отношения - один из самых прекрасных примеров мутуализма среди животных. Большинство «высших» термитов, особенно семейства Termitidae, могут производить и свои целлюлозоперерабатывающие ферменты, однако и они сохраняют в своём кишечнике богатую микрофлору.

Роль в экологии Термиты вместе с дождевыми червями и муравьями играют важнейшую роль в циркуляции почвенного вещества, кроме того, крылатые особи служат пищей многочисленным хищникам. Полагают также, что освобождаемый термитами в результате их деятельности метан вносит заметный вклад в общее действие парниковых газов. По своей общей биомассе (от 1 г/м 3 до более чем 10 г/м 3) термиты сравнимы с общей биомассой наземных позвоночных животных. Термиты вместе с муравьями могут увеличивать урожайность в регионах с сухим и жарким климатом (в экспериментальных условиях в Австралии они увеличивают урожай пшеницы на 36 %), где отсутствуют дождевые черви.

Взаимодействие с человеком Примерно 10 % видов термитов являются вредителями, принося потери хозяйству человека, исчисляемые миллиардами долларов в год (до 20$ млрд в мире). Из-за своих пристрастий в пище термиты в некоторых регионах стали настоящим бичом для деревянных зданий. Их скрытность и тактика поедания древесины, при которой её поверхность выглядит абсолютно неповрежденной, являются причиной их позднего обнаружения. Опасение вызывают также случайные попадания термитов в квартиры, благодаря чему их ареал продвигается и в те регионы, где они не могут жить открыто из-за климата. Попав в дом, термиты не ограничиваются древесиной: все, в чём высока доля целлюлозы, служит потенциальной пищей. Последствия этого порой катастрофические, например, в Южной Америке из-за постоянного присутствия термитов в городах редко можно найти книгу старше пятидесяти лет. .

Строение усиков насекомых Усики (или антенны, или сяжки) – пара подвижных членистых придатков головы насекомого, отходящих от лицевой поверхности, обычно между глаз. Первый членик называют скапусом (scapus) или рукояткой, второй – педицеллумом (pedicellus) или ножка, а все оставшиеся вместе – флагеллумом (flagellum) или жгутик. Прикреплен усик в усиковой ямке, иногда окруженной узким кольцеобразным усиковым склеритом. В периферической части ямки имеется небольшой вырост, к которому причленен сам усик.

Двигаются антенны с помощью мышц, крепящихся к основному членику – скапусу, мышцы тянутся к нему от тенториума. Афлагеллум двигается за счет мышц расположенных между рукояткой и жгутиком. В эмбриогенезе усики развиваются из придатков 2 -го головного сегмента.

Функции антенн Функционально антенны это орган чувств, они отвечают за осязание и обоняние. Встречаются насекомые, у которых они выполняют нестандартные роли – органов дыхания и удержания добычи.

Усики чрезвычайно разнообразны по форме, и некоторые наиболее четко выраженные их типы имеют специальные наименования. Несколько примеров приведено на рисунке. Разнообразие форм антенн позволяет использовать их в определении вида насекомого. По форме усики различают: Булавовидные (например у Булавоусого хрущака из семейства Чернотелок); Перистые; Пластинчатые; Веретеновидные; Нитевидные (например у жуков из семейства Притворяшек); Пильчатые; Четковидные (например у Большого мучного хрущака); Гребенчатые; Щетинковидные; Щетинконосные.

Так же нужно отметить, что строение сяжки часто отражает половой диморфизм – у самцов они обычно более развиты, по сравнению с самками. У личинок усики, как правило, сильно редуцированы как в отношении длины, так и в отношении числа члеников. Усики есть у всех насекомых кроме отряда бессяжковых (Protura), у которых они утрачены.