Из этого урока вы узнаете о самых многочисленных группах насекомых, которые освоили все возможные среды обитания на нашей планете - жуках, или жесткокрылых, бабочках или чешуекрылых, а также о мухах и комарах, которые относятся к отряду Двукрылые. Из этого урока вы узнаете, почему жуки и мухи жужжат, комары звенят, а бабочки летают неслышно. Познакомитесь с особенностями строения тела и ротового аппарата этих насекомых, узнаете про историю взаимодействия этих животных с человеком. На этом уроке речь будет идти про Великий шелковый путь, малярию, наяд и нимф, а также о том, для чего и как защищаться от жуков. Из дополнительного материала вы узнаете о сетчатокрылых и ручейниках, и о том, как живут, питаются и линяют их личинки.
Тема данного урока: «Три крупных отряда насекомых с полным превращением». Цель урока - оговорить основные отличия полного и неполного (рис. 1) превращения, а также рассказать о трех отрядах насекомых с полным превращением.
Рис. 1. Насекомое с неполным превращением
Для начала давайте выясним, чем это самое полное превращение отличается от неполного. В жизненном цикле насекомых с неполным превращением всего три стадии: яйцо, личинка и имаго (рис. 2).
Рис. 2. Неполное превращение (клоп)
Личинки насекомых с неполным превращением внешне схожи со взрослыми особями. Они имеют сложные глаза, ротовые органы, такие же, как у имаго, и наружные зачатки крыльев (рис. 3, 4).
Рис. 3. Личинка клопа
Рис. 4. Личинка таракана
В жизненном цикле насекомых с полным превращением четыре стадии. Это яйцо, личинка, куколка и имаго. Личинки насекомых с полным превращением мало похожи на взрослых особей (рис. 5).
Рис. 5. Полное превращение (двукрылые)
Действительно, трудно узнать в червеобразной личинке жука или в гусенице бабочку (рис. 6).
Рис. 6. Гусеница
Личинка обычно лишена сложных глаз и всегда лишена наружных зачатков крыльев. Часто она имеет иной тип ротовых органов, нежели взрослые особи. Многие органы таких личинок имеют временный характер - у взрослых насекомых они отсутствуют. Таковы, например, брюшные ложноножки, личиночный ротовой аппарат и паутинные железы.
Закончив свой рост, личинка последнего возраста прекращает питание, становится неподвижной и линяет в последний раз. Она превращается в куколку.
Отряд Жесткокрылые, или Жуки. Это самая большая группа насекомых, насчитывающая около 360 тысяч только известных видов, в целом это составляет около 40 % от всех известных видов насекомых.
Рис. 7. Характерные признаки жесткокрылых
Для того чтобы представить себе насколько громадна эта группа, рассмотрим один простой пример. Все птицы, рыбы, млекопитающие, амфибии, рептилии, а также многие другие относятся к типу Хордовые. Всего представителей типа Хордовые существует около 50 тысяч видов. Так вот, жуков из одного только семейства Долгоносики (рис. 8) существует несколько больше, около 70 тысяч видов.
Рис. 8. Долгоносик
Жесткокрылые очень разнообразны, большая часть их видов до сих пор плохо изучена. Поэтому окончательно понять, сколько же видов существует до сих пор, невозможно.
Первая пара крыльев у жесткокрылых превратилась в жесткие надкрылья, откуда пошло и название отряда. Надкрылья крепятся на средней груди. Они прикрывают собой задние крылья и мягкое брюшко. Вторая пара крыльев - тонкая перепончатая и служит для полета. Крылья крепятся на задней груди. Иногда крылья и изредка надкрылья могут исчезать.
Рис. 9. Жук-трилобит
Ротовой аппарат грызущий (рис. 10).
Рис. 10. Ротовой аппарат пахучего стафилина
Превращение, как вы уже поняли, полное. Очевидно, что при столь громадной численности внешний вид и форма тела представителей отряда чрезвычайно разнообразны.
Длина тела - от доли миллиметра до почти 17 см.
Рис. 11. Дровосек-титан
Окраска бывает как потрясающе яркой, предупреждающей (рис. 12), так и маскирующей.
Рис. 12. Жук-нарывник
Причем некоторых жуков почти невозможно заметить в их среде обитания.
Многие виды имеют причудливые выросты на теле, видоизмененные конечности или челюсти (рис. 13, 14).
Рис. 13. Жук-слон
Рис. 14. Жук-олень
Личинки жуков также отличаются разнообразием форм, размеров и окраски. У них грызущий ротовой аппарат (рис. 15, 16). Брюшные ложноножки у них отсутствуют. Личинки жуков, как и другие членистоногие, растут при помощи линек. Жизнь личинки может продолжаться от нескольких месяцев до десятков лет.
Рис. 15. Личинка жужелицы
Рис. 16. Личинка жука-усача
Куколки обычно мягкие, неокрашенные (рис. 17).
Рис. 17. Куколка жука
Жуки широчайшим образом распространены по всему миру, кроме совсем холодных мест. Наиболее богато отряд представлен в тропических регионах. Жуки освоили все среды жизни. Их имаго и личинки живут на листьях и в тканях растений, в почве и на ее поверхности, в воде и в многих других местообитаниях (рис. 18).
Рис. 18. Жук-носорог
Питаться жесткокрылые могут чем угодно: любыми частями растений и любыми животными, грибами и падалью, навозом (рис. 19) и абсолютно сухими продуктовыми запасами.
Рис. 19. Навозник
Многие жуки имеют весьма интересные приспособления для защиты от врагов. Это и предупреждающая окраска (рис. 20), и покровительственная окраска, и ядовитость, и защитное поведение.
Рис. 20. Личинка колорадского жука
Друг с другом жуки могут контактировать, используя химические, звуковые или даже световые сигналы.
Значение жуков поистине огромно. При своей невероятной численности и разнообразии они поедают огромное количество растений и животных, а также разлагающихся остатков. В свою очередь, имаго и личинки жуков тоже служат пищей для всяких других животных. Многие жуки из семейств Пластинчатоусые, Щелкуны, Долгоносики, Листоеды и Усачи являются вредителями сельского и лесного хозяйства (рис. 21, 22).
Рис. 21. Колорадский жук
Рис. 22. Долгоносик
Некоторые представители жужелиц и божьих коровок, наоборот, способны массово поедать вредителей. Некоторые божьи коровки даже иногда специально разводятся человеком для борьбы с тлями (рис. 23, 24).
Рис. 23. Жужелица
Рис. 24. Божья коровка питается тлей
Могильщики и навозники - характерные редуценты. Они выполняют функцию санитаров, поедая навоз и падаль (рис. 25).
Рис. 25. Жуки-мертвоеды
Отряд Чешуекрылые, или Бабочки. У этих насекомых крылья покрыты чешуйками, откуда и их название. Чешуйки (рис. 26) - это по сути своей уплощенные волоски.
Рис. 26. Чешуйки
Крыльев у бабочек две пары. В зависимости от формы, цвета и размера чешуек крылья имеют ту или иную окраску.
Рис. 27. Характерные признаки чешуекрылых
Развитие бабочек идет с полным превращением. Они проходят стадию яйца, личинки (рис. 29), куколки (рис. 30) и имаго (рис. 31). Яйца бабочек разнообразны по форме (рис. 28).
Рис. 28. Яйца
Рис. 29. Личинка
Рис. 30. Куколка
Рис. 31. Имаго
Личинок называют гусеницами. У гусениц, в отличие от имаго бабочек, ротовой аппарат грызущий.
Имеются сложные фасеточные глаза, антенны и ротовой аппарат. Ротовой аппарат у разных бабочек может быть устроен по-разному. У самых примитивных представителей отряда имеются работающие верхние челюсти, или жвалы, но не имеется характерного для отряда в целом хоботка. У всех остальных бабочек присутствует специальный хоботок, который они используют для питания жидкой пищей (рис. 32). Он эластичен и может сворачиваться как спираль, а длина его помогает бабочкам питаться нектаром даже из очень глубоких цветков. У некоторых бабочек хоботок вторично отсутствует. Часто взрослые бабочки вообще не питаются.
Рис. 32. Хоботок бабочки
Размах крыльев бабочек - от 3 мм до почти 30 см. Всего бабочек существует около 150 тысяч видов (рис. 33).
Рис. 33. Совка агриппина
Распространены бабочки всесветно, от холодных тундр до жарких пустынь. В горах бабочки распространены вплоть до границы вечных снегов и льдов. Из-за активной хозяйственной деятельности человека, уничтожающего их места обитания, многие виды этих прекрасных насекомых находятся под угрозой исчезновения.
Гусеница - это личинка бабочки. Она обычно червеобразная, с грызущим ротовым аппаратом, тремя короткими настоящими ногами и несколькими парами ложноножек (рис. 34).
Рис. 34. Гусеница
Гусеницы большинства видов бабочек имеют шелкоотделительные железы, с помощью которых они перед окукливанием создают кокон. Пища гусениц в основном растительная, изредка это шерсть и другие роговые вещества. Иногда гусеницы способны даже хищничать.
Многие гусеницы имеют яркую окраску, красивое опушение и выросты. Яркая окраска предупреждает об их ядовитости. Опушение, как правило, колкое и раздражает полость рта хищника, который рискнул есть такую гусеницу (рис. 35). Выросты, как правило, тоже колючие или ядовитые.
Рис. 35. Опушение гусеницы
Гусеницы могут защищаться от врагов, притворяясь сухим сучком или листом, выделяя сильно пахнущий секрет, принимая угрожающую позу или просто резко спускаясь на шелковой нити (рис. 36).
Рис. 36. Гусеница-змея
У куколки бабочек относительно подвижно только брюшко. Обычно куколка находится внутри кокона. Иногда, как, например, у дневных бабочек, куколка с помощью шелковой нити подвешивается к какой-либо опоре (рис. 37).
Рис. 37. Куколка крушинницы
Первое время после выхода из куколки бабочка летать не способна (рис. 38). Она взбирается на вертикальные возвышения, где замирает и остается до того, как ее крылья расправятся. Расправленные крылья отвердевают и приобретают окончательную окраску.
Рис. 38. Куколка вне кокона
Имаго - это взрослая, способная к размножению бабочка. Основными функциями этой стадии является размножение и расселение. Живет имаго недолго. Она тратит питательные вещества, накопленные когда-то гусеницей. Средний срок жизни имаго составляет от нескольких дней до нескольких месяцев.
Бабочки, обитающие в умеренных широтах, нуждаются в зимовке. Зимуют они, как правило, на стадии куколки. Однако есть виды, зимующие и на стадии гусеницы, и на стадии яйца, и на стадии имаго. В случае если бабочки зимуют на стадии имаго, могут наблюдаться миграции. Так, периодически появляющаяся у нас репейница на зиму улетает в южные страны - в Африку или Азию (рис. 39).
Рис. 39. Репейница
При миграции бабочки собираются в огромные стаи. Миграции на огромные расстояния известны у бабочки монарха. Наши обычные бабочки, такие как крапивница, крушинница, траурница и павлиний глаз (рис. 40-42), способны зимовать во взрослом состоянии на месте.
Рис. 40. Крапивница
Рис. 41. Крушинница
Рис. 42. Павлиний глаз
После таяния снега перезимовавшие особи готовы к размножению. Взрослые чешуекрылые способны различать цвета. Причем в отличие от нас они прекрасно видят и в ультрафиолетовой части спектра (рис. 43). Кстати, ученые используют это свойство, когда нужно собрать бабочек на свет. Кроме двух фасеточных глаз, у некоторых имаго чешуекрылых присутствуют два простых глазка.
Рис. 43. Одуванчик в ультрафиолетовом спектре
Взрослые бабочки - важнейшие опылители, причем многие растения опыляются в основном или только бабочками (рис. 44).
Рис. 44. Языкан обыкновенный
Гусеницы способны наносить существенный вред растениям, в том числе используемым человеком. Иногда они способны оставлять без листвы целые сады и даже леса.
Имаго и гусеницы служат пищей многим животным. Некоторые виды бабочек способны вредить шерстяным тканям, меху и продуктовым запасам. Отдельные представители отряда используются для получения шелка, как, например, знаменитый Тутовый шелкопряд (рис. 45).
Рис. 45. Тутовый шелкопряд
Отряд Двукрылые. Как говорит это название, крыльев у этих насекомых всего два. Но два крыла бывают и у некоторых поденок, и у некоторых жуков. Чем же замечательны именно двукрылые и почему их объединяют в один отряд?
Рис. 46. Характерные признаки двукрылых
Дело в том, что задние крылья не просто исчезли, они превращены в жужжальца (рис. 47). Это специальные органы, которые двукрылые используют при взлете и для стабилизации в полете.
Рис. 47. Жужжальца
Развитие у двукрылых идет с полным превращением (рис. 48).
Рис. 48. Полное превращение (двукрылые)
Ротовой аппарат двукрылых имеет своеобразное строение (рис. 49).
Рис. 49. Ротовой аппарат двукрылых
Верхняя губа, верхние и нижние челюсти удлинены. Они как бы режущие.
Все это спрятано в своеобразный чехол, образовавшийся из нижней губы. Причем с помощью такой нижней губы двукрылые способны поглощать сахаристые жидкости - пить, а с помощью своих челюстей и верхней губы они способны прокалывать покровы самых разных животных и потреблять кровь. Таким образом, получается, что у двукрылых два ротовых аппарата в одном: один из них для сладкой пищи, а второй для крови. Кстати, кровь пьют только самки.
У многих представителей отряда от ротового аппарата остается только нижняя губа. Так происходит, например, у комнатной мухи (рис. 50).
Рис. 50. Комнатная муха
Основной питающейся стадией двукрылых является личинка. Личинка червеобразная по форме, часто с суженным передним концом. Иногда ее продолжительность жизни превышает продолжительность жизни имаго. Имаго выполняет в основном функции размножения и расселения. Взрослые двукрылые в основном обитают в воздушной среде, а личинки заселяют самые разные местообитания. Они могут жить в воде, в почве, в тканях растений и животных и так далее.
Куколки двукрылых бывают двух типов. Куколки первого типа имеют ясно видимые придатки, т. е. усики, ротовые части, крылья и ноги, которые плотно прилегают, как бы приклеены к телу.
Куколки другого типа заключены в специальную оболочку - пупарий. Этот пупарий образуется из видоизмененной линочной шкурки личинки последнего возраста (рис. 51).
Рис. 51. Личинка внутри пупария
Имаго двукрылых - это обитатели воздушной среды. Питаются они в основном сахаристой пищей, например нектаром цветов. Кровь используется самками для созревания яиц. Однако есть среди имаго двукрылых и хищники.
Антенны двукрылых могут быть короткими или длинными, а также иметь самое различное устройство. Ноги взрослых двукрылых, как правило, вооружены присосками, что позволяет им свободно двигаться по вертикальным поверхностям или даже ходить или висеть верх ногами. Двукрылые - это отчетливо переднемоторные насекомые. Почему? Потому, что задние крылья у них превращены в жужжальца и для передвижения не используются. Средняя грудь, к которой крепятся рабочие крылья, несет мощную мускулатуру и имеет больший размер, чем передняя и задняя грудь. Двукрылых известно около 150 тысяч видов. Это очень крупный отряд насекомых. Распространены они практически всесветно. Нет их только у самых полюсов или высоко в горах. Некоторых представителей двукрылых легко можно встретить даже на снегу.
Взрослые двукрылые могут являться важными опылителями.
Личинки, например мух, перерабатывают органические вещества, содержащиеся в экскрементах животных и трупах.
Существует множество видов кровососущих двукрылых, некоторые из них потенциально опасны даже для человека. Они могут разносить различные инфекционные заболевания, например сонную болезнь и малярию (рис. 52, 53).
Рис. 52. Муха цеце
Рис. 53. Оленья кровососка
Наиболее известными нам, жителям умеренных широт, представителями кровососущих двукрылых являются слепни, комары, мошки и мокрицы (рис. 54, 55).
Рис. 54. Слепень
Рис. 55. Мошка
Некоторые личинки двукрылых способны своим присутствием вызывать патологические разрастания в тканях растений, или галлы (рис. 56).
Рис. 56. Галлица
Ктыри являются самыми свирепыми воздушными хищниками (рис. 57).
Рис. 57. Ктырь
Наносить существенный вред растениям способны минирующие мухи (рис. 58).
Рис. 58. Зеленоглазка
Навозные, падальные и лесные мухи - с одной стороны санитары, уничтожающие падаль, а с другой стороны - разносчики многих инфекционных заболеваний (рис. 59).
Рис. 59. Навозная муха
Рис. 60. Овод
Как вы, наверное, помните, личинки насекомых с неполным превращением похожи на взрослых особей. У них есть сложные глаза, ноги нормального строения и иногда наружные зачатки крыльев. Такие личинки, сходные с имагинальной стадией, называются нимфами. Однако у некоторых насекомых с неполным превращением, например у поденок, веснянок, стрекоз, личинки обитают в воде, а взрослые насекомые - в воздушной среде. Поэтому личинки никак не могут быть похожи на взрослых особей. У них есть провизорные, т. е. личиночные органы. Например, жабры, нужные им для дыхания в воде. Такие специализированные водные личинки насекомых с неполным превращением называются наядами (рис. 61-66).
Рис. 61. Поденка
Рис. 62. Личинка поденки
Рис. 63. Веснянка
Рис. 64. Личинка веснянки
Рис. 65. Стрекоза
Рис. 66. Личинка стрекозы
Некоторых жуков очень сложно съесть. Так, многие златки и бронзовки имеют очень твердые прочные покровы тела (рис. 67).
Рис. 67. Бронзовки
Другие жуки просто имеют шипы на передней спинке или надкрыльях. Например, некоторые листоеды и усачи (рис. 68).
Рис. 68. Жук-усач
Другие жуки способны хорошо постоять за себя. Так, многие жужелицы, усачи и рогачи имеют внушительные и порой весьма небезопасные челюсти (рис. 69).
Рис. 69. Жук-рогач
Многие листоеды и божьи коровки являются попусту несъедобными для большинства хищников. У них очень едкая, а порой и просто ядовитая кровь.
Самыми ядовитыми при поедании являются некоторые виды нарывников и стафилин (рис. 70). Жидкость их тела едкая настолько, что при попадании, например, на кожу человека вызывает ожоги и изъязвления.
Рис. 70. Нарывник
Некоторые жуки обладают химическим оружием своего рода. Это железы, способные вырабатывать едкие или неприятно пахнущие секреты. Самым ярким примером подобного рода защиты являются жуки-бомбардиры (рис. 71). Если на такого жука нападают, то жук способен выбрасывать в сторону нападающего смесь едких химикалий, нагретых почти до 100 градусов.
Рис. 71. Жук-бомбардир
Многие жужелицы, в том числе широко распространенные виды рода Карабус (рис. 72), способны обороняться от нападения, разбрызгивая жидкость, содержащую уксусную кислоту.
Рис. 72. Карабус
И, наконец, многие жуки не имеют собственной эффективной защиты, однако как бы живут под покровительством защищенных насекомых. Например, в гнездах муравьев или термитов.
Рис. 73. Стафилин
Сетчатокрылые - это относительно небольшой отряд насекомых с полным превращением. Насчитывает он около 5 тысяч видов. Свое название они получили за сетчатые крылья. Действительно, две пары крыльев этих насекомых покрыты очень густой сетью жилок. Окраска сетчатокрылых, как правило, скромная - нежно зеленая или бурая. Хотя, иногда бывает и яркой (рис. 74, 75).
Рис. 74. Аскалаф
Рис. 75. Нимфида
Интересно, что иногда сетчатокрылые обладают ярко-золотистыми глазами, как всем известные златоглазки (рис. 76).
Рис. 76. Златоглазка
К отряду Сетчатокрылые относятся такие насекомые, как все те же златоглазки, муравьиные львы (рис. 77) и интересные насекомые мантиспы (рис. 78).
Рис. 77. Муравьиный лев
Рис. 78. Мантиспа
Сетчатокрылые насекомые, как правило, хищники. В большинстве случаев это небольшие насекомые длиной от нескольких до нескольких десятков миллиметров. Однако среди муравьиных львов попадаются и очень крупные.
Рис. 79. Нитекрылка
Ротовой аппарат имаго грызущий. Интересен ротовой аппарат личинок сетчатокрылых. Их челюсти попарно срастаются, образуя как бы две полые острые трубочки. Такой ротовой аппарат работает как колюще-сосущий. Личинка протыкает свою добычу челюстями и вводит в ее тело пищеварительный сок, а затем высасывает сжиженное содержимое жертвы все теми же челюстями. Таким образом, пищеварение личинок сетчатокрылых наружное. Интересно, что у этих личинок непереваренные остатки пищи не выбрасываются, а накапливаются внутри тела. Экскременты выбрасываются наружу лишь при выходе имаго из куколки. Наверное, самым известным сетчатокрылым является обыкновенная златоглазка. Насекомые эти - преимущественно ночные хищники. Их нетрудно встретить в саду или на лесной опушке. Животные небольшие, длина тела - около 1 см.
Их некрупные яйца на изящной ножке можно найти рядом с колониями тлей (рис. 80).
Рис. 80. Яйца златоглазки
Выходящая из яйца личинка тут же приступает к питанию. Ест она все ту же тлю (рис. 81).
Рис. 81. Личинка златоглазки
Окукливаются личинки златоглазок в паутинном коконе, причем интересно, что шелк они выделяют не при помощи желез на нижней губе, как многие другие насекомые с полным превращением, а при помощи мальпигиевых сосудов (рис. 82).
Рис. 82. Выход имаго из кокона
Хищные личинки муравьиных львов обитают в сухом песке. Причем личинка роет ловчую воронку. Само насекомое располагается на ее дне, выставив наружу челюсти. Когда мелкое насекомое-жертва попадает внутрь воронки, личинка муравьиного льва, используя вместе сложенные челюсти как лопату, начинает кидаться в жертву песком. Песок как бы сбивает мелкое насекомое на дно воронки. Когда жертва оказывается на дне воронки, муравьиный лев протыкает ее челюстями и съедает.
Ближайшими родственниками бабочек являются ручейники (рис. 83). Ручейники - это относительно небольшой отряд насекомых с полным превращением. К нему относится около 15 тысяч видов. Внешне взрослые ручейники немного напоминают небольших бабочек, только крылья их покрыты не чешуйками, как у бабочек, а волосками. Отсюда и латинское название ручейников, которое можно перевести как волосокрылые. Крылья ручейников перепончатые, причем передние несколько длиннее и сильнее задних. Встречаются взрослые ручейники только возле водоемов, в которых обитают их личиночные стадии. Ротовой аппарат взрослых ручейников редуцирован, сильно уменьшен, от него практически остались только щупики.
Рис. 83. Ручейник
Взрослые ручейники не питаются, и поэтому срок их жизни, как правило, ограничен одной-двумя неделями. После спаривания самка откладывает яйца, которые склеены специальной слизистой массой. Откладка яиц происходит на камне или растении, в воде или около воды. Личинки, как мы уже говорили, водные. Часто личинки ручейников строят специальные укрытия - домики или чехлики (рис. 84). Для постройки своих домиков и чехликов ручейники используют мох, травинки, кусочки отмершего дерева, небольшие веточки и другие растительные остатки.
Рис. 84. Личинки ручейника
Иногда постройки могут быть даже из не растительных остатков, а, например, из песчинок и мелких раковинок.
В случае опасности личинки ручейников способны прятаться внутри домика, затыкая вход в него прочной хинизированной головой.
Личинки ручейников и их домики, несомненно, знакомы тем из вас, кто увлекается рыбной ловлей. Личинки некоторых примитивных ручейников не строят домиков, а строят специальные ловчие паутинные воронки. Широкая часть такой воронки как бы смотрит против течения. Туда попадает всякая мелкая живность, принесенная течением. Личинка ручейников поедает этих мелких животных. Личинки ручейников окукливаются прямо под водой, внутри своего чехлика.
Любопытно, что куколка ручейника имеет широкие гребные задние ноги. А зачем куколке широкие гребные ноги, если куколка неподвижна? Это довольно интересный вопрос. Куколка действительно неподвижна, но взрослое насекомое, еще не покинувшее покров куколки, двигаться вполне способно. Именно оно, с надетыми как костюм куколочными покровами, способно, гребя задними ногами, доплыть до поверхности воды и только там покинуть куколочную шкурку (рис. 85).
Рис. 85. Куколка ручейника
Список литературы
- Латюшин В.В., Шапкин В.А. Биология. Животные. 7 класс. - М.: Дрофа, 2011.
- Сонин Н.И., Захаров В.Б. Биология. Многообразие живых организмов. Животные. 8 класс. - М.: Дрофа, 2009.
- Насекомые ().
- Files.school-collection.edu.ru ().
- Files.school-collection.edu.ru ().
Домашнее задание
- Какие отряды насекомых с полным циклом превращения в ходе индивидуального развития вам известны?
- Назовите представителей отрядов Жесткокрылые, Чешуекрылые и Двукрылые, которые встречаются в вашем регионе.
- Каково значение изученных насекомых в природе и жизни человека?
- Какие животные из отрядов Ручейники и Сетчатокрылые встречаются в вашем регионе? Есть ли среди них охраняемые виды?
- Обсудите с друзьями и близкими значение шелководства для развития цивилизаций древнего мира. Как насекомые повлияли на ход истории?
Чешуекрылые (или бабочки) - это достаточно многочисленный отряд насекомых. В его состав входит около 150 тысяч видов. Представителями чешуекрылых являются различные бабочки, мотыльки и моли. Основными средами их обитания являются леса, луга, а также поля и сады.
Для бабочек характерны две пары больших крыльев, обычно имеющих яркую окраску. Крылья покрыты маленькими хитиновыми разноцветными или бесцветными чешуйками, уложенными как черепица. Отсюда и название отряда - чешуекрылые. Чешуйки - это видоизмененные волоски, они также есть на теле.
Чешуйки под микроскопом Обычно у бабочек, ведущих дневной образ жизни (лимонница, капустница и др.), в спокойном состоянии крылья складываются вместе над телом. У ночных чешуекрылых они располагаются крышеобразно (например, у моли).
Яркая окраска крыльев служит бабочкам для распознания представителей своего вида, а также нередко несет защитную от хищников функцию. Так у некоторых чешуекрылых сложенные вместе крылья похожи на листочек, т. е. насекомое маскируется под окружающую среду. У других чешуекрылых на крыльях есть пятна, издалека напоминающие глаза птиц. Такие бабочки имеют предупреждающую окраску. Обычно покровительственной окраской обладают ночные бабочки, а друг друга они находят по запаху.
Чешуекрылые относятся к насекомым с полным превращением. Из яиц выходят личинки-гусеницы, которые впоследствии окукливаются, после чего из куколки выходит бабочка (имаго - взрослая половозрелая стадия). Гусеницы обычно живут дольше имаго. Бывают виды, у которых личинка живет несколько лет, в то время как сама бабочка - около месяца.
Гусеницы питаются преимущественно листвой, имеют ротовой аппарат грызущего типа. У бабочек ротовой аппарат сосущего типа, представленный свернутым в спиральную трубочку хоботком, который образуется из нижних челюстей и нижней губы. Взрослые чешуекрылые чаще всего питаются нектаром цветков и при этом опыляют растения. Их длинный хоботок раскручивается, и им они могут проникать вглубь цветка.
У гусениц чешуекрылых, кроме трех пар членистых ног, есть ложноножки, представляющие собой выросты тела с присосками или крючочками. С их помощью личинка удерживается на листьях и ветках, а также ползает. Настоящие ноги чаще всего используются для удерживания пищи.
У гусениц во рту есть шелкоотделительные железы, выделяющие секрет, который на воздухе превращается в тонкую нить, из которой личинки плетут коконы при окукливании. У некоторых представителей (например, тутового шелкопряда) нить имеет ценность. Люди получают их нее шелк. Поэтому тутовый шелкопряд разводится как домашнее животное. Также шелковую нить, но более грубую, получают от дубового шелкопряда.
Много среди чешуекрылых вредителей лесов, сельскохозяйственных полей и садов. Так при сильном размножении дубовой листовертки и сибирского шелкопряда могут быть уничтожены гектары лесов. Гусеницы капустной белянки питаются листьями капусты и другими крестоцветными растениями.
Поражают воображение красотой и разнообразием самые воздушные создания на Земле - бабочки. Особенно они завораживают людей своей окраской. Многие своей цветовой палитрой напоминают павлиний хвост или пестрый веер. Это живое существо никогда не вызывает отвращения. Ни с чем не сравним изящный и легкий полет бабочки! С ней ассоциируется весна, красота и вечность. Бабочка - это символ счастья, верности, любви, бессмертия. По-другому их еще называют чешуекрылыми. Биологи выделяют следующие близкие отряды насекомых: бабочки, равнокрылые, двукрылые, блохи. Вам будет интересно узнать об особенностях этих чудесных насекомых.
Отряд бабочки, или чешуекрылые
Чешуекрылые являются самой крупной группой насекомых из типа Характерная особенность всех представителей отряда бабочек - чешуйчатый разноцветный покров тела и крыльев. Эти чешуйки являются не чем иным, как видоизмененными волосками. Они имеют различный окрас, могут составлять сложные и причудливые рисунки. Эти узоры служат маскировкой, скрывающей насекомое или сигнализирующей о несъедобности. Для большинства видов рисунки на крыльях имеют опознавательный характер, чтобы особи одного вида могли узнавать друг друга.
Еще одним опознавательным признаком у отряда бабочек выступает сосущий ротовой аппарат в виде длинного трубчатого хоботка. Для приема пищи бабочка выдвигает длинный хоботок, погружает его в глубь цветка и всасывает нектар.
Основным источником пищи для отряда бабочек является нектар цветов, поэтому их считают основными опылителями цветковых растений. Существует мнение, что с появлением на Земле цветов возникли бабочки.
Размножение бабочек
Всем известно, что бабочки бывают ночные и дневные. проходят в процессе развития Сначала они откладывают яйца, из них вылупляются личинки, совершенно непохожие на взрослых особей. Это гусеницы. С помощью слюнных желез гусеницы выделяют слюну и Именно из них гусеницы плетут себе кокон для куколки. Гусеница превратится в нее, пройдя несколько линек. Через некоторое время из куколки вылетает взрослая бабочка (имаго). Самая большая продолжительность жизни имаго - несколько месяцев.
Особенности питания
Годовой цикл развития бабочки разный, в зависимости от вида. Чаще всего за год бабочки дают одно поколение. Встречаются виды, дающие и по две-три генерации в год.
Индивидуальность строения
Чешуекрылые могут иметь размеры от 2 мм до 15 см. Самой маленькой бабочкой считается моль-малютка, которая обитает на Канарских островах. Самым крупным видом является парусник Маака, который распространен в Европе.
Как и другие насекомые, бабочки имеют брюшко, голову и грудь. представляет собой прочный хитиновый покров. У бабочек имеется две пары крыльев с видоизмененными волосками-чешуйками. Именно с помощью этих чешуек крылья приобретают рисунок и окрас. Бабочки могут летать на длительные расстояния. Эти насекомые бывают двух полов.
Отряды насекомых: бабочки, равнокрылые, двукрылые, блохи
Сегодня насчитывается около 150 000 видов чешуйчатых, которые обитают на всех материках, кроме Антарктиды. Особенно ярко окрашенными бабочками богаты тропические области. Кроме бабочек существует еще несколько похожих отрядов насекомых: равнокрылые, двукрылые, блохи. Предлагаем познакомиться с основными представителями каждого отряда:
В природе и жизни человека чешуекрылые имеют большое значение. Ведь бабочки прекрасно опыляют растения. Многие крупные бабочки, такие как махаон, аполлон, просто завораживают своей красотой. Они становятся экспонатами многих энтомологических коллекций.
Бабочек можно встретить в лесу, саду, на полях и лугах. Эти насекомые привлекают внимание с ранней весны до глубокой осени. Известно около двухсот тысяч видов бабочек. Фауна бабочек наиболее разнообразна в тропиках. Там встречаются очень крупные формы, поражающие яркостью и красотой окраски. Отдаляясь от экватора, разнообразие бабочек постепенно беднеет, но даже за Полярным кругом оно еще довольно обильно и ярко. Для того чтобы понять, как создается такая красота, нужно рассмотреть строение крыльев.
Строение крыльев бабочки
На каждом крыле отчетливо различаются жилки, которые выполняют две функции: каркасную и проводниковую для нервных волокон. Структура крыла состоит из таких жилок: субкостальной, радиальной, медиальной и анальной.
Биологи различают, к какому виду относится бабочка по строению жилок. Оно уникально для особей одного вида.
Каждое крыло покрыто чешуйками, которые образуют пыльцу. Такое явление характерно только для бабочек. Чешуйки – волоски, измененные в процессе эволюции. Их количество на крылышке может колебаться от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч штук.
Особенности крыльев бабочки
Чешуйки могут быть разнообразной формы и окраса, именно они определяют уникальность бабочки. У многих тропических бабочек чешуйки преломляют лучи солнца, которые проходят через их структуру, как через призму. Благодаря этому, крылья под разными углами выглядят неодинаково. У одних они приобретают блестящий металлический оттенок, у других – золотистый, а у третьих – искрятся бриллиантами.
Чешуйки крепятся на крылышке, как черепица на крыше. Благодаря этому, они могут создавать разнообразные узоры – линии, пятнышки, разводы. У двух бабочек не может быть одинакового рисунка, даже у самок и самцов он очень сильно отличается.
Удивительным подарком природы являются пахучие чешуйки. Их кончики заканчиваются особой кисточкой, с поверхности которой легко испаряется аромат. Приятный или отталкивающий запах бабочки применяют во время брачных игр. Иногда аромат бабочки настолько сильный, что его может почувствовать даже человек.
Итак, крылья бабочки обладают уникальными особенностями, которые заставляют специалистов со всего мира ломать голову над этой загадкой природы. Крылышки имеют уникальную чешуйчатую структуру, благодаря чему, насекомое имеет удивительный окрас, может собирать на поверхности своего тела пыльцу и привлекать таинственным запахом.
В настоящее время класс насекомые самый многочисленный по численности видов. К тому же это самая процветающая группа животных на Земле по широте пространственного распределения и экологической дифференциации. Насекомые обладают целым рядом общих признаков во внутреннем строении, однако их внешний вид, развитие, образ жизни и прочие параметры сильно варьируют.
В основу подразделения класса насекомых на крупные систематические категории – подклассы, инфраклассы, отряды, положены такие важнейшие особенности, как строение крыльев, ротового аппарата, тип постэмбрионального развития. Дополнительно используют и другие диагностические признаки.
Разные авторы дают различную систематику классу, но количество отрядов вне зависимости от источника довольно внушительно. Наиболее известные из них отряд Стрекозы (Odonata), Таракановые (Blattodea), Термиты (Isoptera), Прямокрылые (Orthoptera), Равнокрылые (Homoptera), Полужесткокрылые (Hemiptera), Жесткокрылые (Coleoptera), Перепончатокрылые (Hymenoptera), Двукрылые (Diptera) и, конечно же, Чешуекрылые (Lepidoptera).
Общая характеристика чешуекрылых
Бабочки являются одними из самых красивых насекомых, отряд Lepidoptera включает в себя более 140 (по некоторым данным 150) тысяч видов. Тем не менее, среди других насекомых это довольно «молодая» группа, наибольшее развитие которой совпадает с расцветом цветковых растений в меловой период. Продолжительность жизни имаго длится от нескольких часов, суток, до нескольких месяцев. Различие по размерам у чешуекрылых более сильное, чем в любом другом отряде. Размах их крыльев варьируется от 30 см у южно-американской совки до полусантиметра у эриокрании. Наибольшее распространение бабочки получили в тропических широтах. А в Южной Америке, Дальнем Востоке, Австралии обитают наиболее крупные, ярко окрашенные и, казалось бы, интересные бабочки.
Так рекордсменами по самой яркой окраске являются представители южноамериканского рода Morho и австралийский парусник улисс. Крупные (до 15 – 18 см), сверкающие голубым металлом морфо, пожалуй, являются мечтой любого коллекционера. А в плане перелетов лучше всего изучена бабочка-монарх, живущая в Северной и Центральной Америке и ежегодно совершающая перелеты из Канады и северных районов США на юг.
Строение взрослого насекомого
Взрослое насекомое, или иначе имаго, имеет следующее строение. Тело бабочки состоит из трех основных отделов: головы, груди и брюшка. Сегменты головы слиты в общую массу, тогда как членики груди и брюшка более или менее хорошо различимы. Голова состоит из акрона и 4 сегментов, грудь из 3, брюшко же в своем полном составе содержит 11 сегментов и тельсон. Голова и грудь несут конечности, брюшко иногда сохраняет лишь их рудименты.
Голова. Голова малоподвижная, свободная, округлой формы. Здесь находятся сильно развитые выпуклые фасеточные глаза, занимающие значительную часть поверхности головы, обычно круглые или овальные, окруженные волосками. Кроме фасеточных сложных глаз, иногда на темени позади усиков имеются два простых глазка. Изучение способности бабочек к цветовому видению показало, что чувствительность к видимым участкам спектра у них неодинакова зависит от образа жизни. Большинство воспринимает лучи в диапазоне 6500 350 А. Особенно активно бабочки реагируют на ультрафиолетовые лучи. Бабочки едва ли не единственные животные, которые воспринимают красный цвет. Однако в связи с отсутствием в среднеевропейской флоре чисто красных цветов, красный не воспринимается бражниками. Гусеницы соснового шелкопряда, капустной белянки и ивовой волнянки отчетливо различают разные части спектра, реагируя на фиолетовые лучи как на белый цвет, красный воспринимается как темнота.Рис.1. Голова Репницы, или белянки репной (лат. Pieris rapae)
1 - Вид сбоку с завернутым хоботком: Б - губной щупик, В - усик; Г- свернутый хоботок; 2 - вид спереди с завернутым хоботком: А - фасеточный глаз, Б - губной щупик; В - усик; Г - свернутый хоботок; 3 - вид сбоку с развернутым хоботком: Б - губной щупик; В - усик; Г - развернутый хоботок
У различных групп бабочек усики, или антенны, бывают самой разнообразной формы: нитевидные, щетинковидные, булавовидные, веретеновидные, перистые. У самцов усики обычно развиты сильнее, чем у самок. Глаза и усики с расположенными на них обонятельными сенсиллами - важнейшие органы чувств у бабочки.
Ротовой аппарат. Ротовой аппарат чешуекрылых возник путем специализации обычных конечностей членистоногих. Поглощение и измельчение пищи. Ротовые органы бабочек являются не менее характерным признаком, чем структура крыльев и покрывающих их чешуек.В преобладающем большинстве случаев они представлены мягким хоботком, способным свертываться наподобие часовой пружины. Основу этого ротового аппарата составляют сильно удлиненные внутренние лопасти нижних челюстей, которые и образуют створки хоботка. Верхние челюсти отсутствуют или представлены небольшими бугорками; сильной редукции подверглась и нижняя губа, хотя её щупики развиты хорошо и состоят из 3 члеников. Хоботок бабочки очень эластичен и подвижен, он прекрасно приспособлен к питанию жидкой пищей, каковой в большинстве случаев служит нектар цветов. Длина хоботка того или иного вида обычно соответствует глубине расположения нектара в тех цветах, которые посещают бабочки. В некоторых случаях источником жидкой пищи чешуекрылых могут служить вытекающий сок деревьев, жидкие экскременты тлей и другие сахаристые вещества. У некоторых бабочек, которые не питаются, хоботок может быть недоразвит или совсем отсутствовать (тонкопряды, некоторые моли).
Грудь. Грудь состоит из трех сегментов, называемых передне-, средне- и заднегрудью. Сегменты груди несут три пары двигательных конечностей, прикрепляющихся между стернитом и боковой пластинкой каждой стороны. Конечности состоят из одного ряда члеников, в которых мы отличаем от основания к концу ноги: тазик, или ляжку, широкий основной членик; вертлуг; бедро, самый толстый членик ноги; голень, обычно самый длинный из члеников; лапку, состоящую из разного числа очень маленьких члеников. Последний из которых заканчивается одним или двумя коготками. На груди имеются многочисленные волоски, или щетинки, иногда на середине спины образуется хохолок; брюшко никогда не соединяется с грудью стебельком; у самок оно вообще толще и снабжено длинным яйцекладом; у самцов вместо этого на конце брюшка часто бывает хохолок.Крылья. Характерной особенностью насекомых как большой систематической группы является их способность к полету. Полет осуществляется при помощи крыльев; в большинстве случаев их две пары и расположены они на 2 (среднегрудь) и 3 (заднегрудь) грудных сегментах. Крылья представляют, по существу, мощные складки стенки тела. Хотя полностью сформированное крыло имеет вид тонкой цельной пластинки, оно тем не менее двухслойно; верхний и нижний слои разделены тончайшей щелью, являющейся продолжением полости тела. Крылья закладываются в виде мешкообразных выпячиваний кожи, в которые продолжаются полость тела и трахеи. Выпячивания сплющиваются дорзовентрально; гемолимфа из них оттекает внутрь тела, верхний и нижний листки пластинки сближаются, мягкие ткани частично дегенерируют, и крыло приобретает вид тонкой перепонки.
Рис.2. Бабочка Грета (лат. Greta)
Красота бабочки заключена в её крыльях, разнообразии их расцветки. Цветовую гамму обеспечивают чешуйки (отсюда название отряда Чешуекрылые). Чешуйки – удивительные изобретения природы, которые миллионы лет верой и правдой служат бабочкам, а сейчас, когда люди стали изучать свойства этих удивительных структур, могут послужить и нам. Чешуйки на крыльях – это видоизмененные волоски. Они имеют разную форму. Например, по краю крыла бабочки аполлона (Parnassius apollo) располагаются очень узкие чешуйки, почти не отличающиеся от волосков. Ближе к середине крыла чешуйки расширяются, но на концах остаются острыми. И, наконец, совсем близко к основанию крыла находятся широкие чешуйки, похожие на полый мешочек, прикрепленный к крылу крохотной ножкой. Чешуйки располагаются правильными рядами поперек крыла: их концы обращены кнаружи и прикрывают основания следующих рядов.
Эксперименты показали, что чешуйчатый покров бабочек обладает целым рядом совершенно удивительных свойств, например, хорошими теплоизоляционными свойствами, которые максимально проявляются у основания крыла. Наличие чешуйчатого покрова увеличивает разницу между температурой насекомого и температурой окружающей среды в 1,5 – 2 раза. Кроме того, чешуйки крыла участвуют в создании подъемной силы. Ведь если бабочку подержать в руках и часть её ярких чешуек останется на пальцах, то насекомое будет уже с большим трудом перепархивать с места на место.
Кроме того, как показали эксперименты, чешуйки гасят звуковые колебания и снижают вибрацию тела во время машущего полета. К тому же во время полета на крыле насекомого возникает заряд статистического электричества, а чешуйки помогают этому заряду «стекать» во внешнюю среду. Подробное изучение аэродинамических свойств чешуек бабочек привело к тому, что ученые предложили создать покрытие для вертолетов, разработанное по образу и подобию чешуйчатого покрова крыльев бабочек. Такое покрытие позволит улучшить маневренные свойства винтокрылых машин. Более того, подобный покров может пригодиться для парашютов, парусов яхт и даже костюмов спортсменов.
Замечательная окраска бабочек также зависит от их чешуйчатой одежды. Сами перепонки крыльев бесцветны и прозрачны, а в чешуйках находятся пигментные зерна, которые и обусловливают чудесную окраску. Пигменты избирательно отражают свет с определенной длиной волны и поглощают остальной. В природе вообще все цвета образуются в основном именно таким образом. Однако пигменты могут отражать только 60-70% поступающего света, и поэтому цвета, обусловленные наличием пигмента, никогда не бывают такими яркими, какими могли бы быть теоретически. Поэтому виды, для которых жизненно важной является особенно яркая окраска, «ищут» возможность её усилить. У многих видов бабочек помимо обычных пигментных чешуек, имеются особые чешуйки, которые называются оптическими. Они позволяют насекомым становиться обладателями по-настоящему сверкающих одежд.
В оптических чешуйках возникает тонкослойная интерференция, оптический эффект которой можно наблюдать на поверхности мыльных пузырей. Нижняя часть оптических чешуек пигментирована; пигмент не пропускает свет и тем самым придает большую яркость интерференционной окраске. Лучи света, проходя через прозрачные чешуйки на крыле, отражаются как от их внешних, так и от внутренних поверхностей. В результате два отражения как бы накладываются и усиливают друг друга. В зависимости от толщины чешуек и коэффициента преломления происходит отражение света с определенной длинной волны (все остальные лучи поглощаются пигментом). Бабочки «выстраивают» на наружной поверхности своих крыльев тысячи крохотных тонкослойных зеркал-чешуек, и каждое такое крохотное зеркальце отражает свет определенной длины волны. В результате возникает совершенно потрясающий эффект отражения необыкновенной яркости.
Рис.3. Бабочка Переливница ивовая (Apatura iris)
Рекордсменами по самой яркой окраске являются представители южноамериканского рода Morho, однако и в средней полосе России обитают бабочки с чудо-окраской. Лучше всего интерференционная окраска заметна у переливниц (роды Apatura и Limenitis). Издалека эти бабочки кажутся почти черными, но вблизи отливают выраженным металлическим блеском – от ярко-синего до фиолетового.
Недавно стало известно, что сходный интерференционный эффект может создаваться с помощью различных микроструктур, обладающих уникальными оптическими свойствами. Причем микроструктуры на крыльях отличаются не только у представителей различных семейств с похожей окраской, но и у близких видов. Изучением тонкостей этих эффектов, с использованием современной техники, сейчас вплотную занялись физики-оптики из университета Exter. При этом физики совершают неожиданные находки, которые оказываются интересными не только для них, но и для биологов, изучающих эволюционные процессы.
Интересно биологическое значение ярких, пестрых окрасок верхней стороны крыльев, так часто наблюдающихся у булавоусых бабочек, особенно у нимфалид. Их основное значение заключается в распознавании особей своего вида на большом расстоянии. Наблюдения показывают, что самцы и самки таких пестро окрашенных форм привлекаются друг к другу издали окраской, а вблизи происходит окончательное распознавание по запаху, издаваемому андрокониями.
Если верхняя сторона крыльев у нимфалид всегда окрашена ярко, то иного типа окраски характерны для их нижней стороны: они, как правило, криптические, т.е. Защитные. В этой связи интересны два типа складывания крыльев, широко распространенные у нимфалид, а так же и в других семействах дневных бабочек. В первом случае бабочка, находясь в положении покоя, выдвигает передние крылья вперед так, что их нижняя поверхность, имеющая защитную окраску, открыта почти на всем протяжении. По этому типу складываются крылья, например, у углокрыльницы С-белое (Polygonia C-album). У неё верхняя сторона буро-желтая с темными пятнами и наружной каймой; нижняя сторона серо-бурая с белой буквой «С» на задних крыльях, за что она получила свое название. Неподвижно сидящая бабочка малозаметна также благодаря неправильному угловатому контуру её крыльев.
Рис.4. Бабочка Kallima inachus со сложенными крыльями
Другие виды, например адмирал и репейница, прячут передние крылья между задними так, что видны только их кончики. В этом случае на нижней поверхности крыльев бывают выражены два типа окрасок: та часть передних крыльев, которая в состоянии покоя оказывается спрятанной, ярко окрашена, вся остальная часть нижней поверхности крыльев носит явно криптический характер.
В ряде случаев у дневных бабочек ярко окрашенными бывают и верхняя и нижняя стороны крыльев. Подобная окраска обычно сочетается с несъедобностью обладающего ей организма, поэтому она получила название предостерегающей. На основе этой особенности у бабочек существует способность к мимикрии. Под мимикрией понимают сходство в окраске, форме и поведении между двумя или несколькими видами насекомых. У бабочек мимикрия выражается в том, что одни из мимикрирующих видов оказываются несъедобными, в то время как другие лишены защитных свойств и только «подражают» своим защищенным моделям. Такими подражателями являются бабочки-белянки (Dismorfphia astynome) и перхибрис (Perrhybris pyrrha).