Членистоногие. Описание, фото и краткая характеристика представителей

Латинское название – Arthropoda.

Обширный тип членистоногих животных (Arthropoda) включает в себя около 15 ныне живущих (ракообразных (раки), паукообразных, насекомых, многоножек и других) и вымерших (в том числе трилобитов) классов животных.

Распространение членистоногих

Членистоногие обитают в различных средах, включая морские и пресные воды, а также почву. Они произошли от кольчатых червей и представлены разнообразными видами, такими как раки, насекомые, пауки и многоножки, и каждый вид адаптировался к своей экологической нише, развив уникальные характеристики. Эти животные населяют практически все уголки нашей планеты и могут выживать в различных условиях, благодаря своей адаптивности и уникальным характеристикам.

Фото членистоногих

Пища членистоногих

У членистоногих разнообразный рацион питания, который может включать в себя мелких животных, разлагающиеся остатки, растения, а также кровь животных и человека. Наземные виды, как правило, питаются разлагающимися тканями растений, но также могут выступать в роли хищников или паразитов. Структура и функциональность ротового аппарата у членистоногих зависит от способа их питания. Хищники используют мощные челюсти и когти для разрыва добычи, в то время как паразиты используют маленький хоботок для сосания лимфы, нектара или крови.

Описание членистоногих

Строение этих животных совсем неодинаково, но у всех непохожих видов, например, как микроскопический клещ и речной рак, есть сходства. Они заключаются в следующем: наружные покровы представителей членистоногих животных образованы кутикулой, и им свойственна метамерия (от греч. "Мета" – "После", "за" и "мерос" – "часть", "доля") – особый вид симметрии тела. Метамерные организмы состоят почти из одинаковых частей, которые называются сегментами. Части ног, усиков, других конечностей и придатков называются члениками.

Метамерия не ограничивается только внешним обликом членистоногих, а распространяется на многие внутренние органы. Метамерны мышцы: в сегментах и члениках обычно повторяются примерно одинаковые наборы мышц в туловищных сегментах к тому же обычно есть два нервных центра, с которыми связаны парные придатки и внутренние органы членистоногих.

Метамерия подразделяется на однородную (совмещаемые сегменты и членики примерно одинаковы) и неоднородную (совершенно разные). Однородной можно считать метамерию сколопендры. У насекомых грудные сегменты очень сильно отличаются от брюшных, и их туловищная метамерия неоднородна. Соответственно неодинаковое строение могут иметь и конечности сегментов тела.

У членистоногих животных преобладает неоднородная метамерия: сегменты могут объединяться и сливаться воедино.

Таким образом тело членистоногих состоит из отделов: голова, грудь и брюшко. Голова и грудь могут объединяться в головогрудь. Это свойственно многим ракообразным, в частности речному раку.

Расположенные на головных сегментах конечности, служат в основном органами чувств, а также ротовыми органами, тогда как туловищные конечности животных обычно используются для движения. У ракообразных голова состоит из пяти сегментов. Название им дали конечности, которые расположены на этих сегментах: антеннулярный (от антеннулы), антеннальный (от антенны), мандибулярный, челюстной I и челюстной II. У насекомых и многоножек, антеннулы отсутствуют и спереди остаются антенны. Эти животные замечательны также тем, что их головные сегменты сливаются настолько полно, что наружные покровы сегментов образуют своего рода череп. Парные нервные центры слившихся сегментов объединяются в сложно устроенный головной мозг. У паукообразных головной отдел не обособлен. Их передние, околоротовые конечности очень часто напоминают клешни, хотя у паразитических клещей имеют особое строение.

Если позвоночные животные обзавелись внутренним костным скелетом, то членистоногие же, наоборот, отдали предпочтение внешнему скелету — кутикуле, которая служит не только опорой, но еще и защитой для мягких тканей. Кутикула состоит из разнообразных веществ (белков, жиров, воска, солей кальция, пигментов и полисахарида хитина), выделяемых лежащими под ней железами особой ткани — гиподермы.

Если бы кутикула была сплошной, то тело и конечности не смогли бы изгибаться. Но кутикула образует отдельные пластинки, называемые склеритами, по функции подобные костям позвоночных. Склериты члеников конечностей по форме почти цилиндрические и соединены друг с другом не просто гибкой кутикулярной мембраной, но и шарнирными сочленениями, напоминающими суставы колен или локтей. Поэтому два соседних членика отклоняются друг от друга только в одной плоскости. Но сочленения других члеников размещаются иным образом, в результате чего могут загибать конечность в трёхмерном пространстве.

Членистоногие, оснащенных наружной кутикулой, не могут плавно расти, как организмы с внутренним скелетом. Они растут только короткий промежуток времени, когда сбрасывают старую кутикулу, и рост завершается, пока не отвердела новая кутикула. Процесс обновления кутикулы членистоногих называется линькой. Освободившись от старой твёрдой кутикулы, они как бы лишаются скелета и почти не могут передвигаться. Поэтому линька не должна занимать очень много времени. Чтобы процесс линьки протекал быстрее, включаются секреторные железы, находящиеся в головном мозгу. Они сложным образом взаимодействуют между собой, выделяя в кровь гормоны линьки. Под действием гормонов железы гиподермы образуют ферменты, отчасти растворяющие кутикулу изнутри.

Вскоре членистоногие животные оказываются как бы в свободной, на "вырост", одежде. Наконец старая кутикула лопается, и через образовавшуюся трещину выползает животное, уже покрытое тонкой гибкой кутикулой. Пока она не отвердела, животное очень быстро, как бы рывком, растёт, но во время линьки вынуждено скрываться от хищников в убежищах.

Глаза членистоногих имеют сложную структуру, которая называется фасеточной. Они состоят из множества отдельных простых глазков, которые работают вместе, обеспечивая зрение этой группы животных. Такая структура глаз позволяет быстро и точно ориентироваться в окружающей среде, а также обнаруживать добычу и избегать опасности.

Членистоногие – мелкие животные. Русский генетик Сергей Сергеевич Четвериков (1880 – 1959) сравнивал членистоногих животных с всепроникающей пылью. К средним размерам приближаются муравьи и планктонные рачки. К числу самых крупных членистоногих животных относятся американский омар (длина тела примерно 60 сантиметров) и один из видов крабов, который обитает у берегов Японии (примерно 2 метра в размахе ног). Но они значительно мельче крупных представителей позвоночных животных.

Так происходит потому, что вес членистоногих животных увеличивается быстрее, чем поверхность тела. Поэтому нагрузка на наружную кутикулу возрастает весьма. Чтобы эту нагрузку выдержать, кутикула должна стать настолько толстой, что линька оказалась бы невозможной. Поэтому природа позаботилась о том, чтобы членистоногие животные оставались мелкими.

Им свойственна открытая кровеносная система. Отдельные кровеносные сосуды есть только у крупных представителей, у большинства же кровь изливается из сердца в свободные полости между внутренними органами.

На мелких членистоногих воздействует относительно небольшая сила тяжести, и поэтому у них сохраняется тонкая кутикула, которая не препятствует газообмену.

Такие виды членистоногих, как планктонные рачки, почвенные насекомые и клещи, дышат всей поверхностью тела, и специальных органов дыхания у них нет. Поэтому мелкие организмы не нуждаются в упорядоченном кровотоке, кровеносные сосуды у них полностью отсутствуют и сердце лишь хаотично перебалтывает кровь. У крупных видов кутикула утолщена, и газообмен происходит через участки поверхности тела, покрытые тонкой кутикулой. Например, у речного рака такими участками являются жабры. Так как кровь окисляется только в жабрах, кровоток нуждается в упорядочении. У крупных видов обычно есть большие кровеносные сосуды, которые составляют основу кровообращения, но они не соединены капиллярами и их кровеносная система остается открытой.

Фото паукообразные

Существуют важные различия между водными и наземными членистоногими в том, как они решают проблему газообмена. Принципиально важно, что газообмен связан с водообменом и при выдыхании потери воды неизбежны. Если для водных это не важно, то для наземных членистоногих водообмен – вопрос жизни и смерти. Чтобы водообмен контролировался, органы дыхания членистоногих должны находиться внутри тела. Именно такие органы дыхания – трахеи и лёгочные мешки – имеются у наземных видов членистоногих. Трахеи представляют собой разветвленные трубочки, по которым воздух поступает к отдельным интенсивно работающим клеткам, например, к крыловой мышце насекомых. Воздух может проходить даже по тончайшим капиллярным трахеям. Трахеи – своего рода поверхность тела, погружённая внутрь организма. Открывая или закрывая дыхальца, которыми снаружи начинаются трахеи, членистоногие регулируют дыхание, чем предотвращают излишние потери воды.

У наземных членистоногих в отличие от позвоночных кровь не распределяет кислород, он поступает непосредственно в клетки из трахей, минуя посредника – дыхательные пигменты, содержащиеся в кровяных тельцах.

Так называемая кровь наземных членистоногих животных лишена дыхательных пигментов и ее следует именовать гемолимфой.

Наконец, жизненно важный для наземных видов водообмен совершенствуется в связи с функцией выделения. Водные членистоногие могут не считаться с потерями воды, неизбежными при выделении мочи. У наземных видов эти потери исключаются. Они имеют органы выделения, называемые мальпигиевыми сосудами (по имени итальянского биолога и врача XVII в. Марчелло Мальпиги), открывающиеся в просвет кишечника и представляют тонкие сосуды, оплетающие внутренние органы. Их количество зависит от размеров организма. Из гемолимфы в мальпигиевы сосуды поступают продукты жизнедеятельности, моча, постепенно перетекающая в кишечник. В кишечнике моча обезвоживается и выводится наружу в сухом виде через анальное отверстие. Вода же остаётся в организме.

Поэт Осип Эмильевич Мандельштам не напрасно поставил "Кольчецов" (кольчатых червей) рядом с усоногими рачками. Членистоногие, вероятно, происходят от морских кольчатых червей. Об этом, в частности, свидетельствует то, что самые примитивные – раки обитают в море. Об этом говорят и метамерия взрослых организмов, и сходное строение ранних личинок у морских ракообразных и кольчатых червей. У ракообразных членистоногих животных такая личинка называется науплием. От водных представителей произошли наземные. Микроскопический науплий из-за большой наружной поверхности (по сравнению с объёмом тела) совершенно нежизнеспособен на суше. Поэтому личинки наземных видов не имеют ничего общего с науплием. К ним относится червеобразная личинка насекомых – гусеница.

Выйдя из морской пучины, членистоногие быстро заселили всю поверхность Земли и достигли фантастического разнообразия.