Экологическая паразитология

Паразитизм - явление экологическое. Взаимоотношения паразита, хозяина и их среды обитания изучает экологическая паразитология, основы которой были заложены в 30-е годы работами В.А. Догеля, В.Н. Беклемишева и Е.Н.Павловского.

Любой живой организм представляет собой симбиотический комплекс разнообразных биологических единиц. Для обозначения всей совокупности паразитов организма одного хозяина Е.Н.Павловский предложил термин "па-разитоценоз".

Взаимоотношения паразитов в организме хозяина могут быть следующими:

синергизм: сочетание гельминтов с простейшими, бактериями и вирусами (лямблиоз + аскаридоз, фасциолез; гелъминтозы + стафилококковая инфекция);

антагонизм: в таких отношениях находится большинство гельминтов (увеличение численности одного вида вызывает уменьшение численности другого);

антибиоз: два или более вида не могут обитать в одной среде из-за выделяемых продуктов метаболизма (аскаридоз и малярия у человека, холера и ленточные черви у кур).

При переходе к паразитизму упрощаются отношения организма с внешней средой. Хозяин - связующее звено между паразитом и внешней средой - сам превращается в среду обитания паразита (Е.Н.Павловский, 1934, "Организм как среда обитания"). Это - среда обитания первого порядка для паразита. На эндопаразитов внешняя среда (среда обитания второго порядка) влияет через организм хозяина.

При антагонистическом симбиозе возможны три крайних типа взаимоотношений (С.С.Шульман,1984):

1) организм хозяина убивает паразита,

2) паразит вызывает гибель хозяина

3) между хозяином и паразитом устанавливается равновесие (сбалансированность).

Взаимодействие паразита и хозяина и выработка устойчивости системы могут происходить на двух уровнях:

1) организменный - формирование системы "паразит-хозяин";

2) популяционный - формирование "паразитарной системы".

Характеристика системы "паразит-хозяин"

Система "паразит-хозяин" включает одну особь хозяина и группу особей паразита.

Для формирования системы паразит-хозяин необходимо соблюдение следующих условий:

а) паразит и хозяин должны вступить в контакт друг с другом;

б) хозяин должен обеспечить паразиту оптимальные условия для его развития;

в) паразит должен противостоять реакциям со стороны организма хозяина.

Способы проникновения паразита в организм хозяина могут быть различны.

1) Алиментарный (через рот с пищей) - яйца гельминтов, цисты простейших при несоблюдении правил личной гигиены и гигиены продуктов питания (овощи, фрукты); личинки гельминтов (трихинелла) и вегетативные формы простейших (токсоплазма) при недостаточной кулинарной обработке мясных продуктов.

2) Воздушно-капельный (через слизистые оболочки дыхательных путей) - вирусы (грипп) и бактерии (дифтерия, чума) и некоторые простейшие (токсоплазма).

3) Контактно-бытовой (непосредственные контакты с больным человеком или животным, через белье и предметы домашнего обихода) – яйца контактных гельминтов (острица, карликовый цепень) и многие членистоногие (вши, чесоточный зудень).

4) Трансмиссивный - при участии переносчика - членистоногого:

а) инокуляция - через хоботок при сосании крови (малярийные плазмодии, трипаносомы);

б) контаминация - при расчесах и втирании в кожу экскрементов или гемолимфы переносчика (вшивые тифы, чума).

5)Трансплацентарный (через плаценту) - токсоплазма, малярийные плазмодии.

6)Перкутанный (через кожу) - активное проникновение личинок паразита через неповрежденную кожу (анкилостомиды, шистосомы).

7)Половой (при половых контактах) - вирус СПИДа, трихомонада.

8)Трансфузионный (при переливании крови) - вирус СПИДа, малярийные плазмодии, трипаносомы.

9)Использование нестерильных инструментов - шприцы, инструментарий в акушерской и хирургической клинике (вирус СПИДа, трихомонады).

Своеобразие системы "паразит-хозяин" выражается в ее двойственности (дуализме). С одной стороны, это антагонизм компонентов системы, так как паразитизм есть антагонистический симбиоз. С другой стороны, в процессе эволюции в системе наблюдается стабилизация отношений между паразитом и хозяином, что приводит к сглаживанию антагонистических отношений и выработке равновесной системы. Естественный отбор действует на систему "паразит-хозяин" как на целостную единицу, в результате чего она становится более устойчивой и способствует сохранению вида и хозяина, и паразита. Пути эволюции паразита и хозяина идут параллельно (коэволюция), но направления их различны. Эволюция паразита идет по пути усложнения механизмов адаптации к хозяину, эволюция хозяина - по пути совершенствования механизмов защиты от паразита. Следовательно, в системе "паразит-хозяин" наблюдается и коадаптация (взаимная адаптация): у паразита это морфологические и биологические адаптации, у хозяина - ответные реакции клеток, тканей и всего организма в целом.

Системы "паразит-хозяин" различаются по степени взаимной адаптации:

а) высокоадаптированные (противоречия в системе практически не проявляются);

б) недостаточно адаптированные, факультативные (защитные реакции организма хозяина подавляют жизнедеятельность, репродуктивную способность, снижают продолжительность жизни паразитов и повышают их вирулентность);

в) неадаптированные, транзитные (паразиты не завершают цикл развития в организме хозяина, но обладают наибольшей вирулентностью).

"Результаты" взаимоотношений в системе "паразит-хозяин" могут быть различными. Если достаточно сильны защитные механизмы организма хозяина, наблюдается гибель паразита. Если паразит обладает высокой пато-генностью. а защитные механизмы хозяина недостаточны, развивается заболевание, которое может привести к гибели хозяина (часто вместе с хозяином погибает и паразит). Если отношения паразита и хозяина относительно сбалансированы, наблюдается паразитоносительство (наличие в организме возбудителя без выраженных клинических признаков заболевания).

С медицинской точки зрения представляет интерес такая характеристика паразита как патогенность (способность вызывать заболевание). Патогенность паразита - понятие относительное. Она зависит от целого ряда факторов: от генотипа хозяина, его возраста (к заражению наиболее чувствительны молодые организмы), от пищевого режима (неполноценная диета ослабляет организм хозяина и способствует увеличению числа паразитов и количества откладываемых ими яиц, сокращению сроков их развития; повышение сахара в крови человека приводит к более частым и более тяжелым приступам малярии), от наличия у хозяина других паразитов и заболеваний. Патогенность паразита зависит также от его генотипа - имеются весьма патогенные и слабопатогенные штаммы паразитов (например, бактерий). Вирулентность паразита - это степень проявления патогенности.

Антагонизм взаимоотношений в эволюционно древних системах практически отсутствует и проявляется только на определенных стадиях. Резко выраженная патогенность проявляется в случаях, если система "паразит-хозяин" относительно молодая, если имеют место случаи извращенной локализации (Esherichia coli, обитающая в кишечнике, при попадании в легкие вызывает пневмопию), если в организм человека попадают некоторые свободноживущие представители (почвенные амебы, мучной клещ).

Вторая характеристика - специфичность паразита. Специфичность -это проявление исторически сложившейся степени адаптации паразита к хозяину.

Выделяют следующие формы проявления специфичности:

1)гостачьная (хозяинная): моногостальные паразиты имеют хозяина одного вида (аскарида человека), полигостальные - различные виды хозяев (лейшмании, трихинеллы);

2)топическая: определенная локализация у хозяина (головная и платяная вши, чесоточный клещ, гельминты кишечника);

3)возрастная (острицы и карликовый цепень чаще поражают детей);

4)сезонная (вспышки амебной дизентерии связаны с весенне-летним периодом, трихинеллеза - с осенне-зимним).

Не всегда паразит является возбудителем болезни. Отсутствие проявления патогенности у паразита известно под названием носительства (например, цистоносительство для дизентерийной амебы).

В древности были известны паразиты, причинявшие вред здоровью человека и животных. Упоминания об отдельных паразитах имеются в трудах знаменитых греков - Гиппократа (460-375 гг. до н.э.) и Аристотеля (384-322 гг. до н.э.), римлянина Варрона (116-27 гг. до н. э.) и других авторов. До XVII столетия паразитологические исследования носили эмпирический характер. С XII до XVIII в. паразитология была описательной. Изобретение голландцем Левенгуком (1632-1723) микроскопа возвестило новую эру в истории биологии. Паразитология как наука сформировалась в XIX столетии. С этого времени началось изучение жизненных циклов гельминтов (экспериментальная паразитология). академик скрябин

Велика роль отечественных ученых в развитии паразитологии. В дореволюционный период исследования по паразитологии преимущественно проводили зоологи и представители других специальностей. П. С. Паллас (1741-1811) впервые описал возбудителей макраканторинхоза свиней, тениоза гидатигенного плотоядных, фимбриариоза птиц, а также многих других представителей животного мира. Н. А. Холодковский (1858-1921) успешно изучал строение, развитие и систематику цестод и других гельминтов, составил первый русский атлас паразитических червей человека. Д. Л. Романовский (1861-1921) предложил новый метод окраски простейших и форменных элементов крови, изложил основные положения химиотерапии.

 

Тип членистоногие.

 

Тип ЧЛЕНИСТОНОГИЕ.

К типу членистоногих относятся сегментированные животные с плотным хитиновым покровом и членистыми конечностями. Это самая процветающая группа животных на Земле, отличающаяся большим видовым разнообразием т высокой численностью. В настоящее время известно более 1млн.видов членистоногих, что в несколько раз превышает число всех остальных типов животных.

Нет равных членистоногим и по экологическому многообразию. Они населяют моря, океаны, пресные воды, почву, поверхность суши. Немало среди них и паразитических форм. Среди членистоногих имеются плавающие, ползающие, бегающие, роющие, летающие, реже малоподвижные формы. Нет таких органических веществ, которыми бы не питались членистоногие. Пищей им могут служить не только животные ткани животных и растений, но и трудноперевариваемые: древесина, воск, рог, кожа, волос, перо.

Численность членистоногих чрезвычайно высока. Так, в перегнойном слое почвы на площади в 1м² может обитать до 1млн.особей мелких почвенных клещей и ногохвосток. В толще морской воды основу планктона составляют также мелкие членистоногие. Особенно многочисленны веслоногие рачки, плотность которых может составлять 30тыс. экземпляров на 1м³ поверхностного слоя воды. Плотные скопления на морском дне образуют крупные членистоногие- крабы. Множество членистоногих обитает на растениях и внутри растительных тканей, в разделяющихся органических остатков. Высока численность многих летающих насекомых: многомиллионные стаи саранчи, «тучи» комаров, мошек и москитов.

Биологическое значение членистоногих в природных экосистемах велико и многогранно. Как постоянные и многочисленные компоненты водных и сухопутных экосистем они играют существенную роль в биологическом круговороте важны как биофильтраторы в очистке вод от органического загрязнения. В почве велика роль членистоногих в процессе почвообразования. Среди членистоногих много объектов промысла и промышленного разведения. Отрицательное значение имеют членистоногие- вредители сельского и лесного хозяйства, а также паразиты и переносчики опасных заболеваний человека и животных.

Общая морфофизиологическая характеристика. Членистоногие билатерально-симметричные, целомические животные из группы трохофорных, к которой относятся также кольчатые черви и моллюски. Черты трохофорных животных у членистоногих проявляются в хорошо выраженной метамерности строения и в особенностях эмбриогенеза.

1.Главная специфическая особенность членистоногих- хитиновая кутикула, которая выделяется кожей- гиподермой. Кутикула состоит из хитина- сложного полисахарида, задубленных белков и других веществ. Она обладает большой прочностью и защищает тело членистоногих от хищников и от различных внешних воздействий. Кутикула состоит из нескольких слоев: наружного – экзокутикулы с поперечно-волокнистой структурой и внутреннюю- эндокутикулы столбчатой структуры, пронизанной поровыми канальцами.

2.Сегментация тела членистоногих гетерономная. Группы сегментов различаются морфофункционально и обособлены в отделы тела, или тагмы. Обычно различают три отдела: голову, грудь и брюшко.

3.Членистые конечности- важная прогрессивная особенность типа членистоногих. Конечности членистоногих выполняют следующие функции: локомоторные, дыхательная, половая, конечности преобразованы в органы чувств- антенны, другие – в челюсти.

4.Мускулатура членистоногих дифференцирована на систему мышц, выполняющих разные функции. Мышечная ткань- поперечнополосатая, характерна исключительно высокая частота сокращений.

5.Полость тела- миксоцель- смешанного происхождения, образующаяся за счет слияния целома с первичной полостью. Полостная жидкость, заполняющая миксоцель, называется гемолимфой.

6. Пищеварительная система состоит из трех отделов. В переднем отделе обособлены пищевод, жевательный желудок. В среднем отделе кишечника происходит пищеварение и всасывание пищи. Роль пищеварительных желез может выполнять печень или особые пилорические придатки.

7. Кровеносная система членистоногих незамкнутая. Кровеносные сосуды развиты слабо. Гемолимфа циркулирует частично по сосудам, а также по синусам миксоцеля в промежутках между органами. Имеется трубчатое многокамерное сердце- видоизмененный спинной кровеносный сосуд.

8. Нервная система членистоногих представлена парными надглоточными ганглиями, образующими мозг, и брюшной нервной цепочкой, или лестницей, -у примитивных видов. У членистоногих сильно развит мозг и развиты нейросекреторные клетки, обеспечивающие нейрогуморальную регуляцию функций организма. Членистоногие характеризуются сложным поведением и ориентируются в пространстве при помощи развитой системы органов чувств. У них имеются сложные фасеточные глаза или простые- глазки, органы осязания, слуха, равновесия, химического чувства.

9.Органы дыхания членистоногих представлены жабрами у водных форм, легкими и трахеями – у обитателей наземной среды. У некоторых мелких видов может быть кожное дыхание.

10. Органы выделения у большинства членистоногих представлены почками – видоизмененными целомодуктами (1-2пары). Для сухопутных форм характерны мальпигиевы сосуды, экономят влагу в организме.

11. Размножение половое. Большинство членистоногих раздельнополы, реже встречаются гермафродиты. Некоторым видам свойственно пертеногенетическое размножение.

12. Развитие чаще происходит с метаморфозом, реже прямое, без образования личинок.

Тип членистоногие подразделяют на четыре подтипа: подтип Трилобитообразные (Trilobitomorpha), подтип Жабродышащие (Branchiata), подтип Хелицеровые(Chelicerata) и подтип Трахейные (Tracheata)

Классификация.

Класс 1. Трилобиты(Trilobitа). Морские животные, вымершие к концу палеозоя. По строению конечностей и по расчленению тела близки к полихетам.

Класс 2. Ракообразные (Crustacea). Широко распространены в морских и пресных водах. Органы дыхания-жабры.

Класс ракообразных включает два подкласса:

Подкласс 1. Низшие раки (Entomostraca). Мелкие, часто почти микроскопические животные. Тело состоит из неопределенного числа сегментов: головной отдел образован пятью сегментами, число сегментов грудного и брюшного отделов у разных видов неодинаково. На брюшном конце конечностей нет.

Представители: дафнии, или водяные блохи, циклопы, усоногие, щитни, ракушковые рачки и др.

Подкласс 2. Высшие раки(Malacostraca). Тело состоит из определенного числа сегментов(голова из 5, грудь из8, брюшко из 6 члеников и тельсона). Посегментно расположены конечности на груди и брюшке. Имеются и другие особенности, отличающие высших раков от низших.

Представители: речной рак, рак-отшельник, крабы, мокрица и др.

Класс 3. Ракоскорпионы (Paleostraca) Обитатели тропических морей, составляющие в современной фауне только один отряд- мечехвосты.

Класс 4. Паукообразные (Arachnoidea). Преимущественно наземные членистоногие с воздушным дыханием и шестью парами конечностей. Органы дыхания – трахеи и своеобразные легкие. Антенны (усики) отсутствуют. На брюшке конечностей нет.

Класс паукообразные включает главные отряды:

Отряд 1. Скорпионы.

Отряд 2. Пауки

Отряд 3. Клещи

Класс 5. Первичнотрахейные (Protracheata). Наземные членистоногие с червеобразным телом, в строении которых наряду с признаками членистоногих сохранились признаки типичных кольчецов.

Класс6. Многоножки (Myriopoda). Наземные членистоногие червеобразного вида с большим количеством конечностей. Органы дыхания- трахеи.

Класс 7. Насекомые (Insecta). Наземные членистоногие, отличающиеся высокой организацией и необычным многообразием форм; число видов насекомых превышает общее количество видов других типов животного мира.

Класс насекомых включает подклассы: первичнобескрылые (Apterygota) и крылатые(Pterygota).

Главнейшие отряды крылатых:

Отряд 1.Таракановые. Представители: черный таракан, рыжий таракан.

Отряд 2. Прямокрылые. Представители: сверчки, кузнечики, саранча, медведки.

Отряд 3. Стрекозы.

Отряд 4. Вши. Представители: головная вошь, платяная вошь, лобковая вошь.

Отряд 5. Клопы, или полужесткокрылые. Представители: постельный клоп, лесные клопы, клоп- черепашка, водяные клопы и др.

Отряд 6. Чешуекрылые, или бабочки

Отряд 7. Жесткокрылые, или жуки.

Отряд 8. Блохи Представители: человеческая блоха, собачья блоха, крысиная блоха.

Отряд 9. Двукрылые. Представители: комары, мухи, оводы, слепни.

Отряд 10. Перепончатокрылые. Представители: пчелы, осы, муравьи, пилильщики, наездники и др.

 

Класс паукообразные.

 

Паукообразных насчитывают около 60 тыс. видов истинно наземных широко распространенных хелицеровых. Подавляющее большинство видов – хищники, питающиеся беспозвоночными животными. Есть паразиты и фитофаги. В классе Класс Паукообразные Паук-крестовик

выделяют не менее 12 отрядов, важнейшие из которых отряды Пауки, Скорпионы, Ложноскорпионы, Сольпуги, Сенокосцы, Клещи.

Паукообразные отличаются тем, что у них отсутствуют усики (антеннулы), а рот окружают две пары своеобразных конечностей -хелицеры и ногочелюсти, которые у Паукообразных называются педипальпами. Тело разделено на головогрудь и брюшко, но у клещей все отделы слиты. Ходных ног четыре пары.

Пауки-крестовики это обычные представители класса Паукообразные. Пауки-крестовики это сборное название нескольких биологических видов рода Аранеус семейства Пауки-кругопряды отряда Пауки. Пауки-крестовики встречаются в теплое время года повсюду на европейской части России, на Урале, в Западной Сибири.

Пауки-крестовики хищники, питающиеся только живыми насекомыми. Паук-крестовик ловит свою добычу с помощью очень сложной, расположенной вертикально колесовидной ловчей сети (отсюда и название семейства – Пауки-кругопряды). Прядильный аппарат пауков, который обеспечивает изготовление столь сложной конструкции, состоит из наружных образований – паутинных бородавок – и из внутренних органов – паутинных желез. Из паутинных бородавок выделяется капелька клейкой жидкости, которая при движении паука вытягивается в тончайшую ниточку. Эти ниточки быстро густеют на воздухе, превращаясь в крепкую паутиновую нить. Паутина состоит, в основном, из белка фиброина. По химическому составук паутина пауков близка к шелку гусениц-шелкопрядов, но более прочная и эластичная. Нагрузка разрыва для паутины составляет 40-261 кг на 1 кв мм сечения нити, а для шелка всего 33-43 кг на кв мм сечения нити.

Чтобы сплести свою ловчую сеть Паук-крестовик сначала растягивает особо прочные нити в нескольких удобных для этого местах, образуя опорную рамку для будущей сети в виде неправильного многоугольника. Затем он передвигается по верхней горизонтальной нити к ее середине и, спускаясь оттуда вниз, проводит прочную вертикальную нить. Далее с середины этой нити, как из центра, паук проводит радиальные нити во все стороны, наподобие спиц колеса. Это основа всей паутинной сети. Затем паук начинает с центра выплетать спиральные нити, прикрепляя их к каждой радиальной нити каплей клейкого вещества. В середине сети, где потом сидит сам паук, спиральные нити сухие. Прочие же спиральные нити клейкие. К ним то и прилипают крыльями и лапками насекомые, налетающие на сеть. Сам паук либо висит головой вниз в центре паутинной сети, либо прячется в

Класс Паукообразные Паук-крестовик

стороне под листком – там у него убежище. В этом случае он протягивает к себе из центра паутины прочную сигнальную нить.

Когда в сеть попадает муха или иное насекомое, паук, почувствовав дрожание сигнальной нити, бросается из своей засады. Вонзая в жертву коготки хелицер с ядом, паук убивает жертву и выделяет в ее тело пищеварительные соки. После этого он опутывает муху или другое насекомое паутиной и на некоторое время оставляет ее.

Под влиянием выделенных пищеварительных соков внутренние органы жертвы быстро перевариваются. Спустя некоторое время паук возвращается к жертве и высасывает из нее все питательные вещества. От насекомого в паутине остается только пустой хитиновый покров.

Изготовление ловчей сети – это ряд связанных между собой бессознательных действий. Способность к таким действиям является инстинктивной и передается по наследству. В этом легко убедиться, проследив за поведением молодых паучков: когда они выйдут из яиц, никто их не учит, как плести ловчую сеть, паучки сразу же очень искуссно ткут свою паутину.

Кроме колесовидной ловчей сети у других видов пауков бывают сети в виде беспорядочного переплетения нитей, сети в виде гамака или полога, воронковидные сети и другие типы ловчих сетей. Ловчая сеть пауков является своеобразной адаптацией вне тела.

Надо сказать, что далеко не все виды пауков плетут ловчие сети. Некоторые активно разыскивают и ловят добычу, другие подстерегают ее из засады. Но все пауки обладают способностью секретировать паутину, и все пауки изготавливают из паутины яйцевой кокон и сперматические сеточки.

Внешнее строение. Тело Паука-крестовика подразделяется на головогрудь и брюшко, которое соединяется с головогрудью тонким подвижным стебельком. На головогруди располагаются 6 пар конечностей.

Первая пара конечностей – хелицеры, которые окружают рот и служат для захвата и прокола добычи. Хелицеры состоят из двух сегментов, конечный сегмент имеет вид изогнутых коготков. В основании хелицер находятся ядовитые железы, протоки которых открываются на остриях коготков. Хелицерами пауки прокалывают покровы жертв и вводят в ранку яд. Яд пауков обладает нервно-паралитическим действием. У некоторых видов, например, у Каракурта, у так называемой тропической Черной вдовы, яд настолько сильный, что способен убить

Класс Паукообразные Паук-крестовик

даже крупное млекопитающее (мгновенно!).

Вторая пара головогрудных конечностей - педипальпы имеют вид членистых конечностей (они похожи на коротенькие ножки, торчащие вперед). Функция педипальп – ощупывание и удержание добычи. У половозрелых самцов на конечном членике педипальп образуется копулятивный аппарат, который самец перед спариванием наполняет спермой. При копуляции самец с помощью копулятивного аппарата вводит сперму в семяприемник самки. Строение копулятивного аппарата видоспецифично (т.е. у каждого вида разное строение).

У всех паукообразных 4 пары ходных ног. Ходная нога состоит из семи члеников: тазика, вертлуга, бедра, чашечки, голени,предлапки и лапки, вооружённой коготками.

Усики у Паукообразных отсутствуют. На передней части головогруди у Паука-крестовика в два ряда располагаются восемь простых глаз. У прочих видов глаз может быть и три пары, и даже одна пара.

Брюшко у пауков не сегментированное и истинных конечностей не имеет. На брюшке есть пара легочных мешков, два пучка трахей и три пары паутинных бородавок. Паутинные бородавки у Паука-крестовика состоят из огромного количества (около 1000) паутинныхжелез, которые вырабатывают различные типы паутины — сухую, влажную, клейкую (не менее семи разновидностей самого разного назначения). Разные типы паутины выполняют различные функции: одна - для ловли добычи, другая - для построения жилища, третья используется при изготовлении кокона. Молодые паучки также расселяются на паутинках особого свойства.

На брюшной стороне брюшка, ближе к месту соединения брюшка с головогрудью расположено половое отверстие. У самок оно окружено и частично прикрыто хитинизированной пластинкой эпигиной. Строение эпигины видоспецифично.

Покровы тела. Тело покрыто хитинизированной кутикулой. Кутикула защищает тело от внешних воздействий. Самый поверхностный слой называется эпикутикула и образован он жироподобными веществами, поэтому покровы пауков не проницаемы ни для воды, ни для газов. Это позволило пауками заселили самые засушливые районы земного шара. Кутикула одновременно выполняет функцию

Класс Паукообразные Паук-крестовик

наружного скелет: служит местом для прикрепления мышц. Периодически пауки линяют, т.е. сбрасывают кутикулу.

Мускулатура паукообразных состоит из поперечно-полосатых волокон, формирующих мощные мышечные пучки, т.е. мускулатура представлена отдельными пучками, а не мешком как у червей.

Полость тела. Полость тела у Паукообразных смешанная – миксоцель.

Пищеварительная система типичная, состоит из передней, средней и задней кишки. Передняя кишка представлена ртом,глоткой, коротким пищеводом и желудком. Рот окружен хелицерами и педипальпами, которыми пауки схватывают и удерживают добычу. Глотка снабжена сильными мышцами для всасывания пищевой кашицы. В переднюю кишку открываются протоки слюнных желез, секрет которых эффективно расщепляет белки. У всех пауков так называемое внекишечное пищеварение. Это значит, что после умерщвления добычи, в тело жертвы вводятся пищеварительные соки и пища переваривается вне кишечника, превращаясь в полужидкую кашицу, которая и всасывается пауком. В желудке, а затем и в средней кишке, пища всасывается. Средняя кишка имеет длинные слепые боковые выпячивания, увеличивающие площадь всасывания и служащие местом временного хранения пищевой массы. Сюда же открываются протоки печени. Она выделяет пищеварительные ферменты и тоже обеспечивает всасывание питательных веществ. В клетках печени происходит внутриклеточное пищеварение. На границе среднего и заднего отделов в кишечник впадают органы выделения - мальпигиевы сосуды. Задняя кишка оканчивается анальным отверстием, расположенным на заднем конце брюшка над паутинными бородавками.

Дыхательная система. У одних паукообразных органы дыхания представлены легочными мешками, у других трахейнойсистемой, у третьих — и те, и другие одновременно. У некоторых мелких паукообразных, в том числе у части клещей, органы дыхания отсутствуют, дыхание осуществляется через тонкие покровы. Легочные мешки это более древние (с эволюционной точки зрения) образования, чем трахейная система. Считается, что жаберные конечности водных предков паукообразных погрузились внутрь тела и образовались полости с легочными листочками. Трахейная система возникла независимо и позже легочных мешков, как органы, более приспособленные к воздушному дыханию. Трахеи это глубокие впячивания кутикулы внутрь тела. Трахейная система в совершенстве развита у Насекомых.

Класс Паукообразные Паук-крестовик

У Паука-крестовика органы дыхания представлены парой легочных мешков, образующих листовидные складки на брюшной стороне брюшка, и два пучка трахей, которые открываются дыхальцами также на нижней стороне брюшка.

Кровеносная система незамкнутая, состоит из сердца, расположенного на спинной стороне брюшка, и отходящих от него нескольких крупных кровеносных сосудов. Сердце имеет 3 пары остий (отверстий). От переднего конца сердца отходит передняяаорта, распадающаяся на артерии. Концевые веточки артерий изливают гемолимфу (так называется кровь у всех членистоногих) в систему полостей, расположенных между внутренними органами. Гемолимфа омывает все внутренние органы, доставляя к ним питательные вещества и кислород. Далее гемолимфа омывает легочные мешки – происходит газообмен, и уже оттуда поступает в перикардий, а затем через остии - в сердце. Гемолимфа паукообразных содержит дыхательный пигмент синего цвета — гемоцианин, содержащий медь. Изливаясь во вторичную полость тела, гемолимфа смешивается с вторичнополостной жидкостью, поэтому говорят, что у членистоногих смешанная полость тела – миксоцель.

Выделительная система у паукообразных представлена мальпигиевыми сосудами, которые открываются в кишечник между средней и задней кишкой. Мальпигиевы сосуды, или трубочки – это слепые выпячивания кишки, которые обеспечивают всасывание продуктов обмена из полости тела. Кроме мальпигиевых сосудов некоторые паукообразные обладают еще и коксальными железами — парными мешковидными образованиями, лежащими в головогруди. От коксальных желез отходят извитые каналы, заканчивающиеся мочевыми пузырями и выводными протоками, которые открываются у основания ходных конечностей (первый членик ходных ног называется кокса, отсюда и названия – коксальные железы). У Паука-крестовика есть и коксальные железы, и мальпигиевы сосуды.

Нервная система. Как у всех Членистоногих, у Паукообразных нервная система - лестничного типа. Но у Паукообразных произошла дальнейшая концентрация нервной системы. Пару надглоточных нервных ганглиев называют у Паукообразных «головным мозгом». Он иннервирует (управляет) глаза, хелицеры и педипальпы. Все головогрудные нервные ганглии нервной цепочки слились в один крупный нервный узел, расположенный под пищеводом. Все брюшные нервные ганглии нервной цепочки также слились в один крупный брюшной нервный узел.

Из всех органов чувств наибольшее значение для пауков имеет осязание. Многочисленные осязательные волоски — трихоботрии — в большом количестве рассеяны по поверхности тела, особенно их много на педипальпах и ходных ногах.

Класс Паукообразные Паук-крестовик

Каждый волосок подвижно прикреплен ко дну специальной ямки в покровах и соединен с группой чувствительных клеток, которые находятся у его основания. Волосок воспринимает малейшие колебания воздуха или паутины, чутко реагируя на происходящее, при этом паук способен по интенсивности колебаний различать природу раздражающего фактора. Осязательные волоски специализированы: одни регистрируют химические раздражители, другие – механические, третьи – давление воздуха, четвертые – воспринимают звуковые сигналы.

Органы зрения представлены простыми глазками, имеющимися у большинства паукообразных. У пауков чаще всего 8 глаз. Пауки близоруки, их глаза воспринимают лишь свет и тень, очертания предметов, но детали и цвет им не доступны. Есть органы равновесия – статоцисты.

· Размножение и развитие. Паукообразные раздельнополы. Оплодотворение внутреннее. Большинство паукообразных откладывают яйца, но у некоторых паукообразных наблюдается живорождение. Развитие без метаморфоза.

· У Паука-крестовика хорошо выражен половой диморфизм: самка имеет крупное брюшко, а у половозрелых самцов на педипальпах развиваются копулятивные органы. У каждого вида пауков копулятивные органы самца подходят к эпигине самки как ключ к замку, и строение копулятивных органов самца и эпигины самки видоспецифично.

· Спаривание у Пауков-крестовиков происходит в конце лета. Половозрелые самцы ловчих сетей не плетут. Они странствуют в поисках сетей самок. Обнаружив ловчую сеть половозрелой самки, самец где-нибудь в стороне на земле, или на какой-нибудь веточке, или на листочке плетет маленькую сперматическую сеточку в виде гамачка. На эту сеточку самец из своего полового отверстия, которое расположено на брюшной стороне брюшка ближе к месту соединения брюшка с головогрудью, выдавливает капельку спермы. Затем он всасывает эту капельку в педипальпы (подобно шприцу) и приступает к соблазнению самки. Зрение у паучихи слабое, поэтому самцу нужно быть очень осторожным, чтобы самка не приняла его за добычу. Для этого самец, поймав какое-нибудь насекомое, заворачивает его в паутину и преподносит этот своеобразный подарок самке. Прикрываясь этим подарком как щитом, самец очень медленно и крайне осторожно приближается к своей даме. Как все женщины паучиха очень любопытна. Пока она разглядывает преподнесенный подарок, самец быстренько взбирается на самку, прикладывает свои педипальпы со спермой к половому отверстию самки и

Класс Паукообразные Паук-крестовик осуществляет копуляцию.

Самка в этот момент добродушна и расслаблена. Но, сразу же после спаривания самец должен поспешно удалиться, так как поведение паучихи после копуляции резко меняется: она становится агрессивной и очень активной. Поэтому нерасторопные самцы нередко убиваются самкой и съедаются. (Что ж после спаривания самец все равно погибнет. С эволюционной точки зрения самец больше не нужен: он выполнил свою биологическую функцию.) Так происходит почти у всех видов пауков. Поэтому в исследованиях чаще всего попадаются самки, самцы же редки.

После копуляции самка продолжает активно питаться. Осенью самка из особой паутины делает кокон, в который откладывает несколько сотен яиц. Кокон она прячет в какое-нибудь укромное место, например, под корой дерева, под камнем, в щелях забора и т.д., а сама самка погибает. Зимуют у Пауков-крестовиков яйца. Весной из яиц выходят молодые паучки, которые начинают самостоятельную жизнь. Несколько раз линяя, паучки растут и к концу лета достигают половой зрелости и приступают к размножению.

Медицинкое значение: а) переносчики возбудителей болезней человека; б) эктопаразиты; в) природные резервуары возбудителей; г) возбудители заболеваний (чесоточный зудень). Большинство клещей, имеющих медицинское значение, являются гематофагами (кровососы). Морфологическая характеристика. Клещи имеют мелкие, иногда микроскопические разме- ры от 0,1 до 10 мм. Тело большинства видов не расчленено и не сегментировано. Покровы образованы однослойной гиподермой, снаружи покрытой кутикулой. Хитин кожистый, легко растяжимый. Отдельные участки кутикулы склеротизированы и образуют щитки. Для систематики имеет значение форма и характер расположения щитков и складок на теле. Все клещи имеют 6 пар конечностей: две передние пары - хелицеры и педипальпы - преобразованы в колюще-сосущий, грызуще- сосущий или грызущий ротовой аппарат; оставшиеся четыре пары - ходильные ноги - состоят из 6-7 члеников. Ротовой аппарат (хоботок) расположен на переднем конце тела и состоит из основания хоботка (различной формы), одной пары хелицер (мандибулы, или верхние челюсти), одной пары пальп (максиллы, или нижние челюсти) и непарного гипо-стома (вырост основания хоботка). Хелицеры и гипостом несут острые зубцы, направленные на- зад. С их помощью клещ прокалывает кожу жертвы, разводит в стороны хелицеры, "закоривается" и насасывает кровь. После насыщения клещ сводит хелицеры и освобождает ротовой аппарат. Процесс закрепления клеща для человека безболезненный. Клещи раздельнополы. Самки откладывают большое количество яиц.Цикл развития.Развитие с неполным метаморфозом: яйцо-личинка-нимфа- имаго. Личинка. Имеет три пары ходильных ног, дышит всей поверхностью тела, есть анус. После линьки она превращается в нимфу. Нимфа крупнее личинки. Имеет четыре пары ходильных ног. Дыхание трахейное, причем одна пара стигм, как и у имаго, может располагаться или у основания хелицер или у основания ног. Есть анус. Нимфа линяет и превращается в имаго. Имаго крупнее нимфы. Имеет четыре пары ходильных ног, одну пару стигм, половое отверстие и анус. С точки зрения эпидемиологии важна способность клещей к трансовариальной и трансфазовой передаче возбудителей болезней человека. Подобная передача возбудителей резко увеличивает продолжительность существования природного очага болезни. Различают одно-, двух- и трёххозяинных клещей, в зависимости оттого, сколько прокормителей использует клещ в цикле развития. Так, например, каждая стадия развития трёххозяинного клеща ищет себе нового хозяина. Срок жизни клещей от 6 месяцев до 20-25 лет. На человека может нападать любая стадия клещей- кровососов: личинка, нимфа, имаго, в зависимости от биологии и видовой принадлежности клещей.

 

Класс Насикомые.

Класс Насекомые – это самый многочисленный и самый разнообразный класс живых существ на Земле. Считается, что одновременно на нашей планете обитает не менее 10 ²⁰ особей насекомых. Число видов насекомых уже превышает 1 млн. видов и каждый год ученые-энтомологи описывают еще около 10 тыс. новых видов.

Внешнее строение. У всех насекомых тело разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко. На груди находится три пары ходныхног, брюшко лишено конечностей. Большинство имеют крылья и способны к активному полету.

На голове у насекомых одна пара усиков (сяжки, антенны). Это органы обоняния. Еще на голове насекомых есть пара сложных (фасеточных) глаз, а у некоторых видов, кроме них, есть еще и простые глаза.

Рот насекомых окружен тремя парами ротовых конечностей (ротовых органов), которые образуют ротовой аппарат, или, иначе говоря, челюсти. Верхняя челюсть образована одной парой конечностей, у насекомых она называется жвалами, или мандибулами. Вторая пара ротовых конечностей образует нижние челюсти, или первые максиллы, а третья пара — срастается и образует нижнююгубу, или вторые максиллы. На нижней челюсти и нижней губе могут находиться по

Тип Членистоногие класс Насекомые

паре щупиков. Кроме того, в состав ротовых конечностей входит еще верхняя губа – это подвижный вырост первого сегмента головы. Таким образом, ротовой аппарат насекомого состоит из верхней губы, пары верхних челюстей, пары нижних челюстей и нижней губы. Это так называемый ротовой аппарат грызущего типа.

В зависимости от способа питания ротовые аппараты могут быть следующих различных типов:

o Ротовой аппарат грызущего типа — характерны для насекомых, питающихся жесткой растительной пищей (жуки, прямокрылые, тараканы, гусеницы бабочек). Это самый древний, исходный тип ротовых аппаратов;

o Ротовой аппарат сосущего типа - ротовые аппараты у бабочек;

o Ротовой аппарат лижущий - у мух.

o Ротовой аппарат колюще-сосущего типа - ротовые аппараты у клопов, комаров, червецов, тлей;

o Ротовой аппарат лакающего типа – такие ротовые аппараты у пчел и шмелей.

o

o Грудь насекомого состоит из трех члеников: передне-, средне - и заднегруди. На каждом грудном сегменте находится по паре ходных ног. На средне- и заднегруди у летающих видов находится чаще всего две пары крыльев.

o Ходные ноги состоят из пяти члеников, которые называются тазик, вертлуг, бедро, голень и лапка с коготками. Членики ноги сочленяются с помощью суставов и образуют систему рычагов. В связи с разным образом жизни ходные ноги бывают бегательными (тараканы, жужелицы, клопы), прыгательными (задняя нога кузнечика или блохи), плавательными (задняя нога жука-плавунца и жука-водолюба), копательными (передняя нога медведки), хватательными (передняя нога богомола), собирательными (задняя нога пчелы) и другими.

o Крылья насекомых представляют собой выпячивания кутикулы спинной стороны тела. Крыло имеет жилки — утолщения, в которых проходят трахеи и нервы. У жуков передняя пара крыльев выполняет защитную функцию и превращается в прочные надкрылья. Полет осуществляется с помощью второй пары крыльев. У клопов твердеет лишь часть передних крыльев, этих насекомых объединили в отряд Полужесткокрылые. У насекомых отряда Двукрылые вторая пара крыльев превращена в жужжальца. Есть насекомые, первично не имеющие крылья (отряд Ногохвостки, отряд Протуры, отряд Двухвостки), есть вторично утратившие крылья в связи с паразитизмом (отряд Блохи, отряд Вши, отряд Пухоеды) или в связи со своеобразным образом жизни (рабочие особи муравьев, бескрылые самки тлей).

Брюшко у наиболее эволюционно продвинутых характеризуется уменьшением числа сегментов (от 11 до 4-5 у перепончатокрылых и двукрылых). На брюшке у насекомых конечностей нет, или они видоизменены в жало (пчелы, осы), яйцеклад (кузнечики, саранча) или церки (тараканы).

Покровы тела. Тело покрыто хитинизированной кутикулой. Кутикула не сплошная, а имеет твердые пластинки, которые называются склеритами, и мягкие сочленовные мембраны. Склериты соединяются друг с другом посредством мягких сочленовных мембран, поэтому кутикула насекомых подвижна. Склериты спинной

Тип Членистоногие класс Насекомые

стороны тела называются тергитами, склериты брюшной стороны – стернитами, а склериты боковой стороны тела – плейритами. Кутикула защищает тело от внешних воздействий. Под кутикулой залегает ткань гиподерма, которая и продуцирует кутикулу. Самый поверхностный слой кутикулы называется эпикутикула и образован он жироподобными веществами, поэтому покровы насекомых не проницаемы ни для воды, ни для газов. Это позволило насекомым, так же как и паукообразным, заселили самые засушливые районы земного шара. Кутикула одновременно выполняет функцию наружного скелет: служит местом для прикрепления мышц. Периодически насекомые линяют, т.е. сбрасывают кутикулу.

Мускулатура насекомых состоит из поперечно-полосатых волокон, формирующих мощные мышечные пучки, т.е. мускулатура у насекомых представлена отдельными пучками, а не мешком как у червей. Мышцы насекомых отличаются способностью к очень высокой частоте сокращений (до 1000 раз в сек.!), вот почему насекомые могут так быстро бегать и летать.

Полость тела. Полость тела у насекомых смешанная – миксоцель.

· Пищеварительная система типичная, состоит из передней, средней и задней кишки. Передняя кишка представлена ртом, глоткой, коротким пищеводом и желудком. Рот окружен тремя парами челюстей. В ротовую полость открываются протоки слюнных желез. Слюнные железы могут видоизменяться и вырабатывать шелковистую нить, превращаясь в прядильные железы (у гусениц многих видов бабочек). У кровососущих видов слюнные железы вырабатывают вещество, препятствующее свертыванию крови. У некоторых видов насекомых имеется расширение пищевода — зоб, служащий для более полного переваривания пищи. У видов, питающихся твердой пищей, в желудке есть своеобразные хитиновые складки — зубцы, способствующие перетиранию пищи. В средней кишке происходит всасывание пищи. Средняя кишка может иметь слепыевыросты, увеличивающие поверхность всасывания. Задняя кишка заканчивается анальным отверстием. На границе между средней и задней кишкой в просвет кишечника открываются многочисленные слепо замкнутые мальпигиевы сосуды. Это органы выделения.

· У многих насекомых в кишечнике поселяются симбиотические простейшие и бактерии, способные расщеплять клетчатку. Спектр питания насекомых чрезвычайно разнообразен. Среди насекомых есть и всеядные виды, и растительноядные, и хищные. Существуют виды, питающиеся падалью, навозом, растительными остатками, кровью, тканями живых организмов. Некоторые виды приспособились усваивать такие малопитательные вещества, как воск, волосы, перо, рога копытных.

· Дыхательная система – трахейная система. Она начинается отверстиями — дыхальцами, или стигмами, которые находятся по бокам средне- и заднегруди и на каждом членике брюшка. Часто стигмы имеют особые замыкательные клапаны, и воздух избирательно попадает в хорошо развитую систему трахей. Трахеи это воздухоносные трубочки, являющиеся глубокими впячиваниями кутикулы. Трахеи пронизывают все тело насекомого, разветвляются на все более тонкие трубочки — трахеолы. Трахеи имеют хитиновые кольца и спирали, которые не дают стенкам спадаться. По системе трахей осуществляется транспорт газов. Мельчайшие

Тип Членистоногие класс Насекомые

· трахеолы подходят к каждой клеточке организма насекомого, поэтому насекомые не страдают одышкой, т.е. не задыхаются даже при самом быстром полете. А вот роль гемолимфы (так называется кровь у членистоногих) в транспорте газов невелика.

· Насекомые могут совершать дыхательные движения с помощью активного расширения и сжатия брюшка.

· У многих личинок, живущих в воде (личинки стрекоз и поденок), развиваются так называемые трахейные жабры – наружные выпячивания трахейной системы.

· Кровеносная система развита у насекомых сравнительно слабо. Сердце находится в околосердечном синусе, на спинной стороне брюшка. Сердце представляет собой трубку, слепо замкнутую на заднем конце, разделенную на камеры и имеющую по бокам парные отверстия с клапанами — остии. К каждой камере сердца подходят мышцы, обеспечивающие сокращение камер. Гемолимфа от сердца движется по аорте в переднюю часть тела и изливается в полость тела. В полости тела гемолимфа омывает все внутренние органы. Затем через многочисленные отверстия гемолимфа попадает внутрь околосердечного синуса, затем через остии, при расширении сердечной камеры, засасывается в сердце. Гемолимфа не имеет дыхательных пигментов и представляет желтоватую жидкость, содержащую фагоциты. Основная ее функция — транспорт питательных веществ ко всем органам и продуктов обмена к органам выделения. Скорость тока гемолимфы не велика. Например, у Таракана гемолимфа обращается в кровеносной системе за 25 минут. Дыхательная функция гемолимфы незначительна, но у некоторых водных личинок насекомых (у мотыля, личинок комаров-звонцов) гемолимфа имеет гемоглобин, окрашена в ярко-красный цвет и отвечает за транспорт газов.

· Органы выделения. К ним у насекомых относятся мальпигиевы сосуды и жировое тело. Мальпигиевы сосуды – это слепые выпячивания на границе между средней и задней кишкой. Мальпигиевы сосуды (их бывает до 200 и более) поглощают из гемолимфы продукты обмена веществ. Продукты белкового обмена превращаются в кристаллы мочевой кислоты, а жидкость активно реабсорбируется (всасывается) эпителием сосудов и возвращается в организм. Кристаллы мочевой кислоты попадают в заднюю кишку и выводятся вместе с экскрементами наружу.

· Жировое тело насекомых, помимо основной функции — аккумуляции запасных питательных веществ, служит еще и «почкой накопления», в ней есть особые экскреторные клетки, которые постепенно насыщаются трудно растворимой мочевой кислотой. Жировое тело окружает все внутренние органы. Желтоватая или беловатая масса, которая выступает из раздавленного насекомого – это ничто иное, как жировое тело.

· Нервная система. У насекомых нервная система лестничного типа. Надглоточные нервные узлы (а их пара) слились и образовали так называемый «головной мозг». В каждом грудном и брюшном сегменте находятся по паре ганглиев брюшнойнервной цепочки.

· Органы чувств насекомых многообразны, сложны и очень хорошо развиты. Насекомые имеют сложные фасеточные глаза и простые глазки. Сложные глаза состоят из отдельных функциональных единиц омматидиев (фасеток), число которых у различных видов насекомых разное. У активных стрекоз, которые

Тип Членистоногие класс Насекомые

· считаются самыми прожорливыми хищниками среди насекомых, каждый глаз состоит из 28 тыс. омматидиев; а у муравьев, особенно у особей, обитающих под землей, число омматидиев уменьшается до 8-9 тыс. Зрение у некоторых насекомых цветное, и цветовосприятие сдвинуто в сторону коротковолновых лучей: они видят ультрафиолетовую часть спектра и не видят красные цвета. Зрение мозаичное. Простых глазков может быть три или пять. Роль простых глазков до конца не изучена, но доказано, что они воспринимают поляризованный свет, с помощью которого насекомые ориентируются в облачную погоду.

· Многие насекомые способны издавать звуки и слышать их. Органы слуха могут располагаться на голенях передних ног, у основания крыльев, на передних сегментах брюшка. Органы, издающие звуки, у насекомых также разнообразны.

· Органы обоняния расположены в основном на антеннах, которые наиболее развиты у самцов. Органы вкуса располагаются не только в ротовой полости, но и на других органах, например на ножках — у бабочек, пчел, мух, и даже на усиках — у пчел, муравьев.

· По всей поверхности тела насекомого рассеяны сенсорные клетки, которые связаны с чувствительным волоском. При изменении влажности, давления, дуновении ветра, при механическом воздействии изменяется положение волоска, возбуждается рецепторная клетка и передает сигнал в «головной мозг».

· Многие насекомые воспринимают магнитные поля и их изменения, но где находятся органы, воспринимающие эти поля, энтомологам пока неизвестно.

· У насекомых есть органы равновесия.

· Органы размножения. Насекомые раздельнополы. Размножение только половое. У многих насекомых проявляется половой диморфизм — самцы могут быть мельче (у многих бабочек) или иметь совершенно другую окраску (бабочки непарного шелкопряда), иногда самцы имеют более крупные перистые усики, у некоторых видов сильно развиваются какие-то отдельные органы (например, верхние челюсти у самца жука-оленя выглядят как рога). У самцов в брюшке находятся пара семенников, от которых отходят семяпроводы, сливающиеся в непарный семяизвергательный канал, заканчивающийся совокупительныморганом на заднем конце тела. У самок имеются два яичника, они открываются в парные яйцеводы, которые соединяются в непарное влагалище, открывающееся на заднем конце брюшка половым отверстием.

· Оплодотворение внутреннее. При спаривании совокупительный орган самца вводится в половое отверстие самки и сперма попадает в семяприемник, откуда - во влагалище, где и происходит оплодотворение яиц. У некоторых видов сперматозоиды в семяприемнике сохраняются живыми несколько лет. У пчелиной матки, например, брачный полёт бывает раз в жизни, а живет и откладывает яйца она всю жизнь (4-5 лет).

· У насекомых известны случаи партеногенетического, т.е. без оплодотворения, размножения (это вариант полового размножения). Самки тлей в течение всего лета из неоплодотворенных яиц отрождают личинок, из которых развиваются только самки, только осенью из личинок появляются и самцы, и самки, происходит спаривание, и зимуют оплодотворенные яйца. Изпартеногенетических