Насекомые органы выделения

Внутреннее строение насекомых

Рассмотрим внутреннее строение насекомых на примере черного таракана (рис. 100). Полость тела у таракана, как у ракообразных и паукообразных, образуется за счет слияния первичной и вторичной полостей и называется смешанной.

Пищеварительная система таракана состоит из ротового отверстия, ротовой полости (сюда впадают протоки слюнных желез), глотки, пищевода, зоба, жевательного желудка (здесь пища перемалывается хитиновыми зубцами), средней кишки (здесь происходит переваривание и всасывание пищи), задней кишки и анального отверстия. Между желудком и средней кишкой лежат особые, оканчивающиеся слепо выросты, в которых происходит всасывание пищи. Тараканы всеядны и в домах человека поедают самые разнообразные пищевые продукты, остатки и отходы еды, кожаные изделия, переплеты книг, комнатные растения.

Дыхательная система у таракана представлена трахеями – тонкими трубочками. Они начинаются маленькими отверстиями – дыхальцами, которые располагаются по бокам брюшка. Трахеи в теле насекомого сильно ветвятся и доставляют кислород воздуха непосредственно ко всем внутренним органам. По трахеям наружу удаляется углекислый газ. Тараканы периодически сокращают брюшко и вентилируют трахеи.

Кровеносная система таракана незамкнутая. Гемолимфа течет не только по сосудам, но и в полостях тела, омывая различные органы и передавая им питательные вещества, насыщаясь при этом продуктами обмена веществ. Гемолимфа не участвует в газообмене – переносе кислорода и углекислого газа, так как эту функцию выполняют трахеи.

На спинной стороне таракана расположено сердце, которое выглядит как длинная мускулистая трубка с отверстиями по бокам. Гемолимфа попадает в сердце через эти отверстия. Гемолимфа по сердцу течет от заднего к переднему концу тела.

Выделительная система. Как и у паукообразных, у таракана имеются мальпигиевы сосуды – пучок слепо замкнутых с одной стороны трубочек. Мальпигиевы сосуды открываются в кишечник. Продукты обмена отфильтровываются стенками мальпигиевых сосудов из полости тела.

Нервная система. Представлена окологлоточным нервным кольцом, брюшной нервной цепочкой и головным мозгом, образовавшимся в результате слияния нервных узлов.

Органы чувств. Органами зрения таракану служат два крупных сложных фасеточных глаза и три простых глазка. На усиках расположены органы осязания и обоняния. Здесь же находятся термочувствительные органы, улавливающие изменение температуры. Органы вкуса находятся на ротовых придатках.

Половая система. Тараканы, как и другие насекомые, раздельнополые. Половая система самок состоит из яичников (здесь происходит образование яйцеклеток) и яйцеводов. У самца имеются два семенника, два семяпровода и непарный семяизвергательный канал. Оплодотворение внутреннее. Яйца запакованы в особые капсулы. Самки черных тараканов откладывают капсулы в различных укромных местах, а самки рыжих тараканов носят капсулы на конце своего брюшка 15-40 суток, до того момента, когда из яиц появятся маленькие тараканы.

Тело насекомых разделено на голову, грудь и брюшко, у них имеются пара усиков, три пары ног и одна или две пары крыльев; кровеносная система незамкнутая. Насекомые – самые высокоорганизованные членистоногие; у них наиболее совершенные нервная система и органы чувств.

>Внутреннее строение насекомых

Органы чувств насекомых

Несмотря на небольшие размеры насекомые обладают сложными, высокочувствительными органами чувств. Органы зрения представлены сложными фасеточными глазами и простыми глазками. Фасеточный глаз состоит из тысяч элементарных зрительных единиц — омматидиев. Насекомые обладают развитым цветовым зрением, спектр которого несколько смещен в ультрафиолетовую область. Простые глазки, по-видимому, служат дополнительными светочувствительными органами и способны воспринимать поляризованный свет. Насекомые проявляют высокоразвитую зрительную ориентацию, некоторые из них ориентируются по солнцу с учетом его склонения.

Главными органами обоняния служат антенны, несущие множество специальных чувствительных рецепторов. Острота и специфичность обоняния насекомых необычайно велика. Самцы некоторых ночных бабочек находят самку, ориентируясь по запаху полового феромона, с расстояния 10—12 км.

Специально развитыми органами слуха обладают только некоторые насекомые. Рецепторы вкуса сосредоточены в основном на ротовых придатках — чувствительных щупиках, а у некоторых насекомых (бабочки и пчелы) обнаруживаются даже на лапках. Насекомые обладают высокоспецифичным вкусом, позволяющим безошибочно определять пищевые объекты.

В кожных покровах насекомых помимо многочисленных осязательных рецепторов некоторые рецепторы регистрируют давление, температуру, микровибрации среды и другие параметры.

Эндокринная система насекомых. Значение гормонов

Эндокринная система насекомых образована разнородными нейросекреторными клетками, ретроцеребральным комплексом, прото-ракальной личиночной железой и нейрогемальными органами. Принимая участие в управлении метаболическими процессами, координируя и интегрируя деятельность разных систем организма, она подчиняется нервной системе и опосредует ее функции на уровне гуморальных влияний. Вместе с тем эндокринная система управляет ходом развития и размножения насекомых.

Нейросекреторные клетки головного мозга выделяют мозговой гормон, функция которого, видимо, разнообразна. В ряде случаев этот гормон контролирует и активирует деятельность переднегрудных желез; при прекращении его выделения у личинок и куколок затормаживается рост и развитие, возникает диапауза. Активационная роль мозгового гормона особенно хорошо изучена у шелкопряда и других чешуекрылых. Мозговой гормон может аккумулироваться в прилежащих и кардиальных телах, также способствуя их активизации.

Переднегрудные, или проторакальные, железы представляют собой пару желез, расположенных в брюшной части переднегруди по бокам переднегрудного ганглия и связанных с последним нервами. Эти железы свойственны личинкам многих многих насекомых и выделяют линочный гормон, или экдизон; его эмпирическая формула С18H30O4, и он был выделен химически в кристаллической форме. Экдизон прекращает диапаузу, вызывает у личинки линьку и регулирует развитие личинки.

Прилежащие, или добавочные, тела располагаются над передней кишкой позади головного мозга, обычно в виде пары округлых образований. Они выделяют ювенильный гормон, или неотенин, свойственны всем крылатым насекомым и части двухвосток как в личиночном, так и во взрослом состоянии. Действие ювенильного гормона состоит в том, что он способствует развитию личиночных органов и припятствует превращению во взрослую фазу, т.е. является ингибитором метаморфоза. Изменение действия ювенильного гормона в течение развития личинки объясняет падением его концентрации в крови, вследствие чего его роль затухает.

Кардиальные теласходны по форме и положению с прилежащими телами, близко примыкают к ним, но расположены впереди последних связаны нервами с головным мозгом и свойственны личинкам и имаго. Их роль наименее изучена; у тараканов они регулируют секреторную деятельность проторакальных желез.

Личинки двукрылых (diptera) имеют иные особенности эндокринной системы. Она у них представлена так называемой кольцевой железой, расположенной позади мозга в виде небольшого кольца вокруг аорты. Верхняя часть этой железы имеет железистые клетки, соответствующие прилежащим телам, а нижняя – кардиальным телам.

Значение гормонов:

Метаморфоз. Наблюдения над насекомыми выявили роль гормонов в регуляции метаморфоза, причем показано, что ее осуществляют несколько гормонов. На каждом из тех этапов развития, которые сопровождаются метаморфозом, нейросекреторные клетки головного мозга насекомых вырабатывают т.н. мозговой гормон, стимулирующий в проторакальной (переднегрудной) железе синтез стероидного гормона, индуцирующего линьку, – экдизона. В то самое время, когда в организме насекомого синтезируется экдизон, в прилежащих телах (corpora allata) – двух небольших железах, расположенных в голове насекомого – вырабатывается т.н. ювенильный гормон, который подавляет действие экдизона и обеспечивает после линьки следующую личиночную стадию.

Размножение. Эксперименты свидетельствуют о том, что гормоны участвуют в размножении насекомых. У комаров, например, они регулируют как образование яиц, так и их откладку.

Половые различия. Многим беспозвоночным, в том числе и насекомым, свойствен половой диморфизм, т.е. различие морфологических признаков у мужских и женских особей.

Изменение окраски. Способность к изменению окраски тела свойственна многим беспозвоночным, в том числе насекомым, ракообразным и моллюскам.

Эндокринные железы насекомых

Наиболее изучены четы­ре вида эндокринных желез:

• нейросекреторные клетки ЦНС,
• приле­жащие тела,
• кардиальные тела,
• проторакальные (переднегрудные) железы.

Кардиальные и прилежащие тела вместе составляют так назы­ваемый ретроцеребральный комплекс.

Нейросекреторные клетки находятся в разных ганглиях ЦНС. Они вырабатывают нейрогормоны. Мозговые нейросекреторные клетки выделяют активационный гормон, управляющий активностью проторакальных желез. Ретроцеребральный комплекс состоит из двух пар мозговых желез, называемых кардиальными и прилежащими телами.

Кардиальные тела располагаются позади мозга и соединяются с ним нервами. От кардиальных тел отходят нервы к прилежащим телам. Функции ретроцеребрального комплекса состоят в запасании материа­ла, который поступает из мозговых нейросекреторных клеток, и в про­дуцировании собственных гормонов, регулирующих обмен веществ, введение, развитие и размножение насекомых. Органы, запасающие нейросекреторные продукты и выделяющие их в гемолимфу, называ­ются нейрогемальными. У большинства насекомых главными нейрогемальными органами являются кардиальные тела. В них разли­чают два отдела — запасающий и железистый. Именно во втором отделе синтезируются собствен­ные гормоны.

Основная функция прилежа­щих тел заключается в синтезе и выделении ювенильных гормо­нов, которые у личинок насеко­мых задерживают метаморфоз, а у взрослых — стимулируют разви­тие половых желез.

Проторакальные железы имеют вид тяжей, расположенных в переднегрудном отделе тела. Они являются источниками гормонов, вызы­вающих линьку насекомых.

Вся эта система (рис. 49) работает слаженно. Нейрогормоны, выде­ляемые нейросекреторными клет­ками насекомых, представляют собой большую группу физиоло­гически активных веществ — пеп­тидов.

Рис. 49. Схема эндокринной системы насекомых и переднего отдела ЦНС: 1 — кишечник; 2 — надглоточный узел; 3 — нейросекреторные клетки головного мозга; 4 — протоцеребрум; 5 — дейтоцеребрум; 6 — тритоцеребрум; 7 — глазные доли; 8 — под­глоточный узел; 9 — кардиальные тела; 10 — прилежащие тела: 11 — переднегрудная же­леза; 12 — ганглии брюшной нервной це­почки

Нейро­эндокринные системы насеко­мых

Различают четыре нейро­эндокринные системы насеко­мых.

Первая имеет один гормо­нальный этап: нейросекреторные клетки мозга синтезируют диуре­тический гормон, который по ак­сонам переходит в запасающую часть кардиального тела, а из них вы­деляется в кровь. Гормон стимулирует образование мочевины мальпи­гиевыми сосудами.

Вторая система состоит из нервных волокон, иду­щих от нейросекреторных клеток головного мозга к железистой части кардиальных тел. Там волокна образуют синапсы с железистыми клет­ками, работой которых они управляют, выделяя нейромедиатор октопамин. При его стимуляции железистые клетки выделяют гормон, получивший название адипокинетического. Этот гормон мобилизует ли­пиды жирового тела, служащие источником энергии при полете насе­комого.

Третья система — комплекс мозг — кардиальные тела. Этот комплекс вырабатывает проторакотропный гормон, стимулирующий секрецию переднегрудными (проторакальными) железами гормона экдизона, который запускает линьку. Эта система имеет два эндокрин­ных этапа.

Четвертая система секретирует ювенильный гормон прилежащими телами при стимуляции их активационным гормоном ней­росекреторных клеток головного мозга.

Все эндокринные системы действуют по принципу обратной связи. Например, высокое содержа­ние экдизона в гемолимфе, влияя на нейросекреторные клетки мозга, тормозит синтез экдизона проторакальными железами. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Гормоны насекомых

Кроме активационного, ювенильного, диуре­тического, адипокинетического, проторакотропного, линочного, у насекомых есть и другие гормоны. Гормон эмбриональной диа­паузы продуцируется нейросекреторными клетками подглоточного ганглия и там же накапливается. Этот процесс характерен для гусениц старших возрастов и куколок бабочек. В конце куколочного развития выделенный в гемолимфу гормон переходит в яйцеклетки, а его при­сутствие в яйцах вызывает эмбриональную диапаузу. Если в гемолим­фе этого гормона нет, яйца развиваются без задержки. Еще один ней­рогормон — бурсикон — действует на покровные ткани и вызывает за­твердение кутикулы во время линьки. Он продуцируется нейросекре­торными клетками, расположенными в разных ганглиях ЦНС — брюш­ных, грудных и даже головных. Гормоны, выделяемые нейросекре­торными клетками, могут стимулировать также деятельность сердца, вызывать сокращение задней кишки или (у неоплодотворенных самок) выделение феромонов.

На этой странице материал по темам:

• Функції ендокринні залози комах

• Бурсикон,экдизон

• Реферат ендокринна система комах

• Железы насекомых

У насекомых гормоны образуются в нейросекреторных клетках мозга, продолговатого ганглия и узлов брюшной нервной цепочки, а также в эндокринных железах, к которым относятся прилежащие железы. Зерна нейросекрета перемещаются вдоль аксонов нейросекреторных клеток к их окончаниям и могут накапливаться в специальных депо (например, в кардиальных телах). Эндокринные железы секретируют свои гормоны непосредственно в гемолимфу.

Гормоны насекомых участвуют в регуляции обмена веществ, линьки и метаморфоза, развития яичников и придаточных желез полового аппарата, влияют на движения кишки, мальпигиевых сосудов и яйцеводов. Эндокринная система управляет ходом развития и размножения насекомых.

У насекомых открыт целый спектр гормонов разного действия, но не все они идентифицированы.

Нейросекрет клеток, расположенных в интерцеребральной части мозга, содержит активационный гормон (АГ). АГ стимулирует синтез РНК, влияет на проницаемость мембран и мембранный потенциал клеток проторакальной железы. Воздействуя на проторакальные железы, АГ побуждает их к синтезу экдизона – гормона, обусловливающего наступление и прохождение линьки, а также склеротизацию покровов. Основными мишенями для экдизона служат клетки гиподермы и имагиальных дисков, точнее, хромосомы этих клеток. Экдизон обуславливает наступление и прохождение линочного процесса, однако его характер и результат зависят от ювенильного гормона (ЮГ), продуцируемого прилежащими телами. Выявлено три вида терпеноида, условно названных ЮГ-I, ЮГ-II, ЮГ-III. ЮГ предотвращает превращение личинки в куколку и во взрослое насекомое (имаго), т.е. тормозит метаморфоз. Именно поэтому этот гормон называют неотенином (гормоном молодых), или гормоном статус-кво.

Вопросы и задачи

1. Какие вещества называются гормонами?

2. Приведите классификацию гормонов.

3. Где синтезируется вазопрессин?

4. Какие гормоны обеспечивают следующие процессы:

а) стимулирует распад гликогена в печени; б) стимулирует процессы роста и развития; в) стимулирует проникновение и утилизацию глюкозы в тканях?

5. При недостатке какого гормона возникает сахарный диабет?

6. В каких органах вырабатываются половые гормоны?

7. Какую долю в массе тироксина (785 Да) составляет йод (атомная масса 130)?

Рекомендуемая литература

1. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами / Под ред. чл.-корр. РАН, проф. Е.С. Северина, проф. Н.Л. Николаева. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – 448 с.

2. Биохимия / В.Г.Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова и др.; Под ред. В.Г. Щербакова. – СПб.: ГИОРД, 2003. – 440 с.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник.– М.: Медицина, 1998. – 704 с.

4. Жеребцов Н.А., Попова Т.Н., Артюхов В.Г. Биохимия.– Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2002. – 696 с.

5. Камилов Ф.Х., Давлетов Э.Г. Биохимия гормонов и механизм гормональной регуляции обмена веществ.– Уфа: Гилем, 1998. – 268 с.

6. Киршенблат Я.Б. Общая эндокринология: Учеб. пособие для ун-тов. – М.: Высшая школа, 1971. – 384 с.

7. Комов В.П. Биохимия. – М.: Дрофа, 2004. – 640 с.

8. Чиркин А.А. Практикум по биохимии: Учеб. пособие. – Мн.: Новое издание, 2002. – 512 с.

ГЛАВА 8. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ГОРМОНАЛЬНОГО СИГНАЛА

Несмотря на огромное разнообразие гормонов и гормоноподобных веществ, в основе биологического действия большинства гормонов лежат сходные механизмы, передающие информацию от одних клеток к другим.

Направленность и тонкая регуляция процесса передачи информации обеспечиваются, прежде всего, наличием на поверхности клеток рецепторных молекул, узнающих гормональный сигнал. Этот сигнал рецепторы трансформируют в изменения концентраций внутриклеточных посредников (мессенджеров), уровень которых определяется активностью ферментов, катализирующих их синтез и распад.

Каждый гормон имеет свой специфический рецептор в клетках-мишенях, и действие любого гормона начинается с его рецепции, связывания с клеткой. Реализация биологического эффекта гормона зависит не только от концентрации этого гормона в плазме, но и от состояния специфического рецептора в клетках-мишенях.

Рецепторы гормонов располагаются как внутри клеток-мишеней, так и на мембранах. Стероидные гормоны благодаря своей гидрофобности хорошо преодолевают клеточные и другие мембраны, и их рецепторы расположены внутри клеток.

Гормоны белковой природы являются гидрофильными и поэтому не способны пассивно проникать через клеточные мембраны. Рецепторы для них расположены на плазматических мембранах.

Дата добавления: 2015-07-06; просмотров: 1905;

>Характеристика насекомых

Развитие

Яйцо – личинка – куколка – насекомое.

Схема строения нервной системы насекомого (из Вюрмбах): 1 — протоцеребрум, 2 — нейросекреторные клетки, 3 — оптическая область мозга, 4 — дейтоцеребрум, 5 — антеннальный нерв, 6 — тритоцеребрум, 7 — кардиальные тела, 8 — прилежащие тела, 9 — окологлоточные коннективы, 10 — подглоточный ганглий, 11 — нервы, идущие к ротовым конечностям, 12 — ганглии грудных сегментов, 13 — ганглии брюшных сегментов, 14 — непарный нерв симпатической системы

Нервная система насекомых ( рис. 326 ), как и у прочих членистоногих, исходно построена по типу брюшной нервной цепочки, однако может достигать очень высокого уровня развития и специализации.

Центральная нервная система включает головной мозг, подглоточный ганглий и сегментарные ганглии брюшной нервной цепочки, расположенные в туловище. Головной мозг состоит из трех участков: передний — протоцеребрум, средний — дейтоцеребрум и задний — тритоцеребрум. Протоцеребрум и дейтоцеребрум иннервируют соответственно глаза и сяжки насекомых, т. е. придатки акрона. Тритоцеребрум принадлежит вставочному, или интеркалярному, сегменту, который отвечает сегменту второй пары антенн раков. Головной мозг отличается очень сложным гистологическим строением, так как каждый его отдел, в свою очередь, слагается из нескольких ганглиозных скоплений, разделенных прослойками из нервных волокон.

Особенно важными ассоциативными центрами головного мозга считаются «грибовидные тела», располагающиеся в протоцеребруме. Впрочем, сложность структуры характеризует мозг не всех насекомых, а главным образом тех, жизнь которых отличается сложностью и разнообразием жизненных функций. Поэтому мозг развит сложнее всего у общественных насекомых: муравьев, пчел, термитов. Эта закономерность у них прослеживается даже в пределах одного вида, представленного несколькими «кастами», отличающимися по сложности жизненных отправлений. У рабочих муравьев, например, грибовидные тела развиты значительно сильнее, чем у цариц и самцов.

Брюшная нервная цепочка состоит из сложного подглоточного ганглия, посылающего нервы к трем парам ротовых конечностей, из трех крупных обособленных грудных ганглиев и брюшных ганглиев, количество которых может варьировать. Наиболее полное их число — 11 — наблюдается только на самых ранних стадиях эмбриогенеза некоторых насекомых — тараканы, медведки, жуки и т. д.

У большинства насекомых ганглии брюшной цепочки концентрируются в продольном направлении, так что во взрослом состоянии даже у самых примитивных форм не встречается более 8 брюшных ганглиев. Причем последний, VIII ганглий сохраняет следы своего сложного происхождения за счет слияния нескольких ганглиев. Однако у многих насекомых процесс концентрации ганглиев заходит значительно дальше. Возникают сложные брюшные и грудные ганглиозные массы. В ряде случаев все ганглии грудного и брюшного отделов могут сливаться, образуя массу, расположенную в груди, тогда как в брюшке остаются только нервы. Обычно нервная цепочка личинок богаче расчленена, чем таковая взрослых насекомых: взрослая пчела имеет всего б ганглиев вместо личиночных 10.

Насекомые обладают системой отходящих от головного мозга симпатических нервов, которые регулируют работу внутренних органов и мышечной системы.

Практически во всех отделах центральной нервной системы (головной мозг, подглоточный ганглий, брюшная нервная цепочка) имеются нейросекреторные клетки. Синтезируемый в них нейросекрет транспортируется по аксонам в особые образования — прилежащие и кардиальные тела, а затем поступает в гемолимфу. Кардиальные и прилежащие тела располагаются над кишечником сразу же за головным мозгом. Они выполняют функции желез внутренней секреции.

Нейросекреты играют важную роль в гормональной системе насекомых: они регулируют деятельность всех остальных эндокринных органов, гормоны которых обеспечивают нормальное осуществление развития организма, течение обменных процессов, линьки и т. д.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Центральная нервная система насекомых состоит из надглоточного и подглоточного нервных узлов (ганглиев), а также ганглиев брюшной нервной цепочки. Надглоточный нервный узел функционально соответствует головному мозгу. Он делится на три части. Впереди располагается передний мозг, который снабжает нервами глаза. Передний мозг наиболее развит у общественных насекомых со сложным поведением, таких как муравьи, пчелы, термиты. За передней частью головного мозга находится средний мозг, иннервирующий усики. Крошечный задний мозг отвечает за головную капсулу и верхнюю губу.

Подглоточный нервный узел регулирует работу верхних и нижних челюстей, он связан с головным мозгом (надглоточным ганглием. Брюшная нервная цепочка начинается тремя крупными грудными нервными узлами; далее располагаются брюшные нервные узлы, число которых может доходить до 11, но чаще они объединяются. У большинства насекомых есть 8 брюшных ганглиев, и последний из них несет следы слияния. Нередко сливаются даже грудные нервные узлы. У некоторых насекомых этот процесс приводит к образованию единой ганглиозной массы в груди, а в брюшке остаются только отходящие от объединенной структуры нервы.

Органами слуха насекомых служат тимпанальные органы. У кузнечиков они расположены на голенях передних ног. Насекомые способны воспринимать звуковые волны от 10 (инфразвук) до 45 000 Гц (ультразвук).

Многие насекомые способны издавать звуки. Стрекотание кузнечиков – результат своеобразной игры на скрипке: некоторые жилки левого крыла играют роль смычка, которым насекомое водит по особой области правого крыла. Похожие приспособления есть у саранчовых и цикад.