Насекомые: строение, дыхание и два типа превращения
Почему у жука, бабочки и кузнечика по три пары ног, но развитие и роль в природе различаются.
Федеральная программа · базовый уровень · 8 класс
Систематические группы животных
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Голова, грудь и брюшко; три пары ног и одна пара усиков
- Ротовые аппараты, крылья и трахейное дыхание
- Полное и неполное превращение
- Пищевое и общественное поведение, инстинкты и научение
- Опыление, разложение, пищевые сети и отношения с человеком
- Практика: готовая коллекция крупного насекомого и стадий развития
Как это устроено
У взрослого насекомого обычно три крупные части тела. На голове расположены усики, глаза и ротовые придатки; три грудных сегмента несут по паре ног, а у многих видов — одну или две пары крыльев. Брюшко содержит внутренние органы и может нести дыхальца. Крылья у насекомых бывают сильно изменены или вторично отсутствуют: у мухи одна пара функциональных крыльев, другая превращена в жужжальца. Поэтому «у каждого насекомого четыре крыла» неверно.
Воздух входит через дыхальца и проходит по трахеям к тканям. Незамкнутая кровеносная система переносит вещества, но у большинства насекомых гемолимфа не является главным переносчиком кислорода: эту роль выполняет трахейная система. Жуки, бабочки и комары могут использовать разные типы ротовых придатков, связанные с их пищей. Внешне похожие крылья и ноги не означают одинакового питания.
При полном превращении личинка заметно отличается от имаго и проходит стадию куколки; у бабочки это гусеница, затем куколка, затем взрослая бабочка. При неполном превращении у кузнечика из яйца выходит нимфа, которая после линек постепенно становится взрослой, без куколки. Личинки и взрослые насекомые могут использовать разную пищу и среду, что снижает конкуренцию между стадиями, но не является универсальным объяснением для каждого вида.
Насекомые опыляют растения, поедают других животных, служат добычей, перерабатывают органические остатки и иногда повреждают культуры или переносят возбудителей. Оценка «полезный/вредный» зависит от вида и контекста. Для уменьшения вреда растениям можно применять наблюдение, агротехнические меры и сохранение естественных врагов, а не уничтожать всех насекомых: такая мера повредит и опылителям. Поведение включает врождённые механизмы и научение; сложные действия общественных видов нельзя объяснять только словом «инстинкт».
Чтобы определить отдел тела на готовом образце, ищите места прикрепления ног: три пары ног взрослого насекомого выходят из трёх грудных сегментов, а не из брюшка. Крылья, если они есть, связаны с грудью. Дыхальца могут располагаться и на груди, и на брюшке; от них внутрь идут трахеи. Это не «кровеносные сосуды с воздухом»: воздух находится в отдельных трубочках, а гемолимфа движется по незамкнутой системе. У личинки форма и число заметных придатков могут не совпадать с обликом имаго, поэтому школьный признак трёх пар ходильных ног проверяют на взрослой стадии.
Сравнивайте превращение полным рядом стадий, а не только внешностью одной особи. У бабочки гусеница ест листья, затем в куколке перестраивается тело, и взрослое имаго может посещать цветки; пища стадий различается, но для конкретного вида её проверяют отдельно. У кузнечика из яйца выходит нимфа, многократно линяет и становится имаго без стадии куколки. Различие не делает один цикл «более развитым»: это разные способы распределить рост, питание и размножение во времени.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Насекомые
Группа членистоногих с телом, обычно разделённым на голову, грудь и брюшко, и тремя парами ходильных ног у взрослой особи.
Пример: Жук, бабочка, пчела и кузнечик — насекомые.
- Грудь насекомого
Средний отдел тела из трёх сегментов; каждый обычно несёт одну пару ног, а у многих крылатых видов второй и третий сегменты также несут крылья или их видоизменённые остатки.
Пример: У бабочки ноги и крылья прикреплены к груди, а у мухи на заднем грудном сегменте вместо второй пары летающих крыльев расположены жужжальца.
- Брюшко насекомого
Задний сегментированный отдел тела, содержащий значительную часть пищеварительных и половых органов; на его поверхности у многих видов открывается часть дыхалец.
Пример: При рассмотрении кузнечика по бокам брюшка можно найти дыхальца, но по одной фотографии снаружи нельзя увидеть всю ветвящуюся сеть трахей.
- Дыхальце
Наружное отверстие, связывающее воздушные трубочки трахейной системы насекомого со средой; его расположение и способность открываться или закрываться зависят от вида.
Пример: Через дыхальца на груди и брюшке кузнечика воздух поступает в трахеи, а не в отдельное лёгкое, похожее на лёгкое человека.
- Трахейная система
Разветвлённая система заполненных воздухом трубочек, ведущих от дыхалец к более тонким ответвлениям около тканей; у многих насекомых она доставляет кислород без главной роли гемолимфы в этом переносе.
Пример: У наземного жука воздух проходит от наружного дыхальца по трахеям к тканям, а гемолимфа в незамкнутой системе переносит другие вещества и участвует в защите.
- Ротовой аппарат
Совокупность видоизменённых ротовых придатков, используемых для обработки или получения пищи.
Пример: У жука ротовые придатки часто грызущие, у бабочки хоботок используется для жидкой пищи.
Важно: Тип питания нельзя всегда определить по одному внешнему слову «насекомое».
- Имаго
Взрослая стадия жизненного цикла насекомого после последней линьки; у неё обычно функционируют органы размножения, хотя способность летать или питаться зависит от вида.
Пример: У бабочки имаго имеет крылья и может размножаться, а гусеница — питающаяся личинка с другим строением и задачами; взрослая особь не обязательно питается тем же.
- Полное превращение
Тип развития насекомого с последовательными стадиями яйца, личинки, куколки и имаго; в куколке перестраиваются многие ткани перед выходом взрослой особи.
Пример: Бабочка развивается из яйца в гусеницу, затем образует куколку и после перестройки выходит в виде взрослой бабочки; у жуков также есть куколка.
- Неполное превращение
Развитие без куколки: молодая стадия постепенно приобретает признаки имаго через линьки.
Пример: У кузнечика нимфа похожа на взрослого, но её крылья и половые органы ещё не зрелые.
- Опыление
Перенос пыльцы на воспринимающую поверхность цветка, приводящий при подходящих условиях к дальнейшим этапам размножения растения.
Пример: Пчела переносит пыльцу между цветками, посещая их за нектаром.
Важно: Не каждое насекомое опыляет растения и не каждое посещение цветка заканчивается опылением.
Пример по шагам
В коллекции два насекомых: у одного есть куколка, у другого молодая стадия похожа на взрослого. Как различить типы развития?
- Наличие куколки между личинкой и имаго указывает на полное превращение.
- При похожей на взрослого нимфе без куколки — неполное превращение.
- Нужно проверить всю последовательность стадий, а не только крылья одной особи.
Вывод: Ключевой школьный признак — наличие или отсутствие стадии куколки.
Практическая работа
Готовая коллекция и стадии развития
- Рассмотрите фотографии или законно подготовленную коллекцию крупного насекомого; подпишите голову, грудь, брюшко и три пары ног.
- Разложите карточки бабочки и кузнечика по стадиям и отметьте, где есть куколка.
- Для двух видов запишите одну экосистемную роль, подкреплённую источником, и не переносите её на всех насекомых.
Что можно заключить: Общий план строения не отменяет различий развития, питания и значения насекомых.
Безопасность: Не вскрывайте живых насекомых, не трогайте неизвестных жалящих и не собирайте охраняемые виды.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.