Тип членистоногие

Общая морфофизиологическая характеристика

Определение 1

Членистоногие – это билатерально-симметричные животные, целомические, с выраженной метамерностью строения.

Тело членистоногих покрыто хитиновой кутикулой, выделяемой гиподермой. В состав кутикулы входит хитин, задубленные белки и некоторые другие вещества, иногда она пропитана солями железа, кальция, кремния. Кутикула прочная, эластичная, служит защитой телу от внешних воздействий и хищников.

Кутикула состоит из следующих слоев:

1. экзокутикула (наружный слой), поперечно-волокнистой структуры;
2. эндокутикула (внутренний слой), пронизан поровыми канальцами, столбчатой структуры;
3. эпикутикула, характерна для сухопутных членистоногих, содержит липидные соединения, защищает тело от потери влаги.

Хитиновая кутикула выполняет защитную функцию, роль внутреннего и наружного скелета. Изнутри в внутренним впячиваниям кутикулы присоединяется мускулатура.

Из-за нерастяжимости кутикулы рост членистоногих сопровождается линькой и протекает прерывисто. Старая кутикула сбрасывается, новая, пока не отвердела, позволяет животному расти.

У членистоногих гетерономная сегментация тела. Группы сегментов обособлены в тагмы, или отделы тела и различаются морфофункционально.

В теле членистоногих выделяют три отдела:

1. головной отдел включает акрон, состоящий из слившихся предротовой лопасти и двух сегментов, еще четыре сегмента, рот и органы чувств.
2. грудной отдел выполняет локомоторную функцию;
3. брюшной отдел содержит внутренние органы, брюшко заканчивается тельсоном (анальной лопастью).

Количество сегментов грудного и брюшного отдела может быть разным и варьирует от 3-5 до нескольких десятков.

Замечание 1

Важная прогрессивная черта типа членистоногие – наличие членистых конечностей.

Конечности покрыты кутикулой, некоторые видоизменены в антенны, челюсти, или выполняют дыхательную или половую функции. Конечности построены по типу многочленного рычага.

Мускулатура дифференцирована на группы мышц, обеспечивающих разные функции:

• жевательные мышцы;
• локомоторные мышцы грудного отдела;
• продольные и спинно-брюшные мышцы обеспечивают сегментам тела подвижность.

Мышечная ткань поперечно-полосатая, характерна высокая частота сокращений (крыловые мышцы).

Полость тела представлена миксоцелем – смешанная полость, возникающая в результате слияния целома с первичной полостью. Гемолимфа — полостная жидкость.
Миксоцель разделена диафрагмами на синусы:

1. перикардиальный синус содержит сердце;
2. в периневральном синусе расположена брюшная нервная цепочка;
3. в висцеральном синусе находятся остальные внутренние органы.

Пищеварительная система включает три отдела:

1. передний отдел содержит пищевод и жевательный желудок;
2. средний отдел — кишечник, в котором осуществляются процессы пищеварения и всасывания;
3. задний отдел.

Печень и пилорические придатки выполняют роль пищеварительных желез.

Кровеносная система незамкнутая, ее сосуды развиты слабо. Циркуляция гемолимфы осуществляется по сосудам, по синусам смешанной полости между органами. Сердце трубчатое многокамерное.

Нервная система состоит из парных надглоточных ганглиев, формирующих мозг и, у примитивных видов, лестницей – брюшной нервной цепочкой. Нейросекреторные клетки обеспечивают нейрогуморальную регуляцию.
Для членистоногих характерно сложное поведение, они ориентируются в пространстве с помощью развитой системы органов чувств, включающих простые глазки или фасеточные глаза, органы слуха, осязания, химического чувства, равновесия.

Дыхательная система представлена:

1. жабрами (у водных представителей);
2. трахеей и легкими (у наземных видов);
3. кожное дыхание ( у мелких видов).

Органы выделения: почки (видоизмененные целомодукты), мальпигиевы сосуды.

Половая система. Размножение половое, подавляющее большинство – раздельнополые особи, встречаются гермафродиты. Встречается партеногенез.

Замечание 2

Развитие происходит с метаморфозом, прямое развитие встречается редко.

Подтип Трилобитообразные (Trilobitomorpha)

Класс Трилобиты (Trilobita)

Трилобиты — вымершие примитивные морские членистоногие. Тело трилобитов разделяется на два отдела: голову (с четырьмя парами конечностей) и сегментированное туловище, каждый сегмент которого снабжен парой одноветвистых конечностей. У большинства трилобитов задние сегменты туловища сливаются и образуют хвостовой щит. Голова покрыта головным щитом, несущим пару сложных и одну-две пары простых глаз. На голове кроме четырех пар конечностей, расположенных вокруг рта, имеется пара членистых усиков — придатков головной лопасти. Конечности имеют членистый придаток, снабженный жаберными лепестками. Конечности трилобитов служили для размельчения и захвата пищи, дыхания и ползания по грунту. Трилобиты обитали на дне морей, вымерли к началу мезозоя.

Подтип Жабродышащие (Branchiata)

Класс Ракообразные (Crustacea)

Ракообразные — первичноводные организмы, обитающие как в пресных, так и морских водоемах. Среди ракообразных есть планктонные формы, подвижные бентосные, некоторые ведут сидячий образ жизни. В разных группах встречаются наземные обитатели. Есть паразитические виды.

Ракообразные имеют две пары усиков (антенны I и антенны II), конечности их сохраняют примитивное, двуветвистое строение, дыхание жаберное.

Сегментация тела весьма разнообразна. Выделяют три отдела тела: голову, грудь и брюшко. У примитивных форм наблюдается гомономность сегментов груди и брюшка: сегменты практически не различаются между собой. Головной отдел образован головной лопастью, на которой располагается одна пара усиков, и четырьмя сегментами. Первый сегмент несет вторую пару усиков; второй — верхние челюсти; третий и четвертый — по паре нижних челюстей. Грудь обычно состоит из восьми сегментов, каждый из которых несет по паре конечностей. Обычно первые три сегмента груди снабжены ногочелюстями — специализированными конечностями, приспособленными для поддержания и измельчения пищи. Следующие пять сегментов несут ходильные ноги. У некоторых ракообразных первая пара ходильных ног снабжена мощными клешнями, служащими для захвата пищи и для защиты от врагов. Брюшко, обычно образованное шестью сегментами, у высших ракообразных имеет конечности. Функции конечностей брюшка могут быть разнообразными — половая, дыхательная и др. Последняя пара брюшных конечностей может превращаться в пластинчатые плавательные ножки.

Покровы большинства ракообразных очень плотные. Кутикула выделяется клетками гиподермы, а затем пропитывается известью. У ракообразных отсутствует самый наружный слой кутикулы из жироподобного вещества, который есть у наземных артропод. Этот слой препятствует испарению воды. Поэтому наземные ракообразные вынуждены обитать только в сырых местах.

В пищеварительной системе могут возникать усложнения, связанные с особенностями питания животных. Так, у речного рака желудок разделяется на два отдела: жевательный и цедильный. Кутикулярная выстилка жевательного желудка образует три мощные жевательные пластинки, с помощью которых пища перетирается. В цедильном желудке кутикулярные пластинки формируют некоторое подобие фильтра, пропускающего в кишечник измельченную пищу. У паразитических раков пищеварительная система атрофируется. Питаются ракообразные разлагающимся органическим веществом, а также мелкими беспозвоночными и водорослями.

Дыхание мелких ракообразных происходит через всю поверхность тела. Жабры обычно развиты на грудных конечностях. У наземных ракообразных (мокрицы) для дыхания служат глубокие ветвящиеся впячивания покровов на ногах, напоминающие трахеи.

Форма и месторасположение сердца значительно варьируется в разных группах ракообразных.

В нервной системе наблюдается продольная концентрация узлов нервной цепочки, вплоть до полного их слияния в единую ганглиозную массу (крабы). Органы чувств: имеются сложные или простые глаза, органы равновесия, осязания и химического чувства.

Органы выделения — зеленые или антеннальные железы — видоизмененные целомодукты (протоки из целома).

В большинстве случаев раки раздельнополы. Гермафродитизм обычен для прикрепленных форм — усоногих ракообразных. Брюшные конечности превращаются в копулятивные органы (половые ножки). С их помощью сперматофоры (пакеты, содержащие сперматозоидов) переносятся к половым отверстиям самки. Раки демонстрируют заботу о потомстве — вынашивают яйца, а иногда и молодь на теле. Например, самка речного рака вынашивает яйца, придерживая их брюшными ножками и подвернув брюшко под головогрудь. Развитие низших ракообразных характеризуется метаморфозом: имеются личинки — науплиусы. Высшие ракообразные развиваются без метаморфоза.

Ракообразные играют важную роль в водных биоценозах, являясь обязательным звеном большинства цепей питания. Некоторые ракообразные — креветки, крабы, раки и т.д. — имеют промысловое значение.

Распространение и значение членистоногих

Тип Членистоногие (Arthropoda) включает сегментированных животных, имеющих членистые конечности и плотный хитиновый покров.
На Земле это самая процветающая группа животных, отличающаяся высокой численностью и видовым разнообразием. Известно около 1 млн. видов членистоногих.

Пример 1

В перегнойном слое почвы площадью в 1 кв.м. может присутствовать ногохвосток и мелких почвенных клещей до 1 млн. Основа планктона – членистоногие. Существуют многомиллионные «тучи» комаров, москитов и мошек, стаи саранчи.

Членистоногие распространены повсеместно: пресные водоемы, моря, океаны, поверхность суши, почва. Много паразитических видов. Имеются подвижные представители членистоногих (ползающие, плавающие, бегающие, летающие, роющие и т.д.), малоподвижные и неподвижные.

Членистоногие играют важное биологическое значение:

• принимают участие в биоэнергетических процессах и биологическом круговороте в качестве компонентов сухопутных и водных экосистем;
• биофильтраторы при очистке вод;
• принимают участие в процессах почвообразования;
• объекты промышленного разведения и промысла;
• вредители сельского, лесного хозяйства, переносчики опасных заболеваний, паразиты.

Пищеварительная система

Сегменты членистоногих приспособлены для выполнения определенных функций. Передний сегмент ответствен за процесс пищеварения, здесь расположено специальной отверстие — ротовой аппарат.

В состав входят слюнные железы, печень, пищеварительная трубка. В ней выделяют переднюю, среднюю, заднюю кишку. Секреторные процессы осуществляются в среднем ее участке.

Особенность нервной системы пищеварительного отдела – наличие соматогастрической иннервации. Также в составе нервов пищеварительного тракта находится подглоточный узел. Последний объединяется с надглоточным и образует кольцо на передней поверхности брюшного отдела.