чем представлена нервная система насекомых
Чем представлена нервная система насекомых
Нервная система и органы чувств
Нервная система
Нервная система регулирует все функции организма, сплачивает его в единое целое и является посредником между органами чувств и всеми другими органами. Через органы чувств организм воспринимает информацию из внешней среды, перерабатывает ее в нервных центрах и в соответствии со своим внутренним физиологическим состоянием совершает необходимые целесообразные действия. У насекомых нервная система сильно дифференцирована, имеет сложное строение и может быть подразделена на центральную, периферическую и симпатическую нервную системы.
Центральная нервная система. Центральная нервная система насекомых (рис. 33) имеет метамерное строение и тот же общий план, как и нервная система других членистоногих и кольчатых червей. Основу ее составляет серия парных нервных узлов, или ганглиев, соединенных продольными тяжами, или коннективами. В принципе каждый сегмент тела имеет по одному парному ганглию, от которого и отходят нервы, образующие в совокупности периферическую нервную систему. Каждый сегмент обслуживается своим ганглием и своей системой нервов, следовательно, каждый ганглий иннервирует только органы своего сегмента. Однако этот принцип характеризует лишь исходное состояние, свойственное примитивным членистым предкам насекомых, и у самих насекомых в связи с олигомеризацией их тела это состояние в той или иной мере утрачивается.
Брюшная нервная цепочка (рис. 33) состоит у более примитивных насекомых (прямокрылые, таракановые и др.) из трех грудных ганглиев и восьми брюшных; следовательно, в брюшном ее отделе недостает против исходного еще по крайней мере трех ганглиев, и последние сегменты оказываются лишенными своих нервных центров. Объясняется это перемещением концевых ганглиев в VIII сегмент брюшка и слиянием их здесь в один общий ганглий. Но тенденция к перемещению ганглиев вперед и к соединению их в более крупные ганглии проявляется и другими частями брюшной нервной цепочки, в результате чего происходит интеграция нервных узлов и уменьшение их численности. Как показал почти 100 лет тому назад проф. Э. Брандт, степень и особенности этой тенденции проявляются по-разному, но в целом более высоко развитые насекомые имеют меньшее число узлов, чем более низко организованные; точно так же личинки высших групп насекомых часто имеют менее олигомеризованную брюшную цепочку, нежели их взрослая фаза.
Сокращение числа ганглиев в брюшной нервной цепочке (рис. 33) достигается путем объединения как брюшных, так и грудных узлов, и в конечном счете может привести к тому, что все узлы брюшной нервной цепочки оказываются объединенными в два-три и даже в один крупный узел; это свойственно, например, высшим мухам (настоящие мухи) и высшим жукам (пластинчатоусые).
Периферическая нервная система. Периферическая нервная система образована из нервов, отходящих от ганглиев центральной и симпатической нервных систем. С помощью нервов центральная и симпатическая нервные системы оказываются связанными с различными органами. К периферической нервной системе следует также отнести разбросанные по телу чувствительные нейроны, часто со многими свободными нервными окончаниями.
Брюшной, или вентральный, отдел представлен непарным нервом, который простирается в виде тонкого тяжа между коннективами брюшной нервной цепочки с парой боковых отростков в каждом сегменте. Непарный нерв регулирует работу крыловых и других мышц, и удаление его вызывает быстрое их утомление. Хвостовой, или каудальный, отдел связан с задним узлом брюшной нервной цепочки и иннервирует задний отдел кишечника и половую систему.
Возбуждение и торможение. Возбуждение и торможение составляет важнейшую основу всей нервной деятельности организма. Проведение возбуждения из одной части тела в другую осуществляется с помощью нервов двух типов; в одних нервах оно идет от нервной клетки к мышце или другому органу, в других случаях возбуждение имеет обратное направление и идет от сенсорных клеток органов чувств к нервному центру. В соответствии с этим различают эфферентные, или двигательные, нервы с центробежным проведением возбуждения, и афферентные, или чувствительные, нервы с центростремительным проведением возбуждения.
Двигательный нерв передает возбуждение эффектору, чувствительный нерв получает возбуждение от рецептора, хотя бы им была только одна чувствительная клетка. Путь, по которому нервное возбуждение прошло от рецептора к центру и от центра к эффектору, составляет рефлекторную дугу (рис. 32, Б), а ответная реакция на раздражение получила название рефлекса. В конечном счете работа эффекторов проявляется в виде мышечных движений, и сам рефлекс есть не что иное, как мышечная реакция. Выдающийся русский физиолог И. М. Сеченов (1829-1905) впервые вскрыл важнейшее значение рефлексов в деятельности нервной системы и обратил внимание на то, что все разнообразие внешних проявлений этой деятельности в конечном счете сводится к мышечному движению.
Для нормальной передачи возбуждения необходимо быстрое удаление избытка ацетилхолина, иначе возбуждение окажется чрезмерным. Удаление производится с помощью фермента холинэстеразы, которая гидролизирует ацетилхолин на уксусную кислоту и холин.
Возбуждение центров торможения повышает порог рефлекторного ответа; следовательно, длительное торможение возможно лишь при отсутствии усиления раздражения, и для вывода из состояния торможения необходимо усиление раздражающего фактора.
Класс насекомые
Класс насекомые лидирует по числу видов среди всех животных. На настоящее время описано около 1,1 млн. видов насекомых, при том факте, что истинное число видов оценивается от 2 до 8 млн. разными исследователями. Можно смело заявить, что половина (скорее всего, гораздо больше) видов насекомых еще не изучены.
Строение насекомых
Три пары ходильных ног крепятся к груди. Членистая конечность насекомого оканчивается двумя коготками, между которыми иногда располагаются присоски. Конечности насекомых разнятся по выполняемой функции, в соответствии с ней получая свои названия: копательная, бегательная, прыгательная, плавательная, собирательная.
У большинства насекомых имеются слюнные железы. Насекомые обладают самыми разнообразными сложноустроенными ротовыми аппаратами. Строение ротового аппарата отражает способ питания. Ниже вы видите таблицу, отражающую многообразие ротовых аппаратов у насекомых.
Для насекомых характерен незамкнутый (лакунарный) тип кровеносной системы. Кровь свободно движется по лакунам (синусам), непосредственно омывая внутренние органы и ткани. Функцию сердца выполняет спинной сосуд: благодаря его сокращениям кровь перекачивается из задней части тела в переднюю.
Функционирование сосуда-сердца схоже с таковым у ракообразных. В момент расслабления сосуда-сердца через отверстия (остии) кровь наполняет его, а в момент сокращения (систолы) кровь выталкивается в артерии, затем попадает в полость тела, омывает органы и ткани.
Внутреннюю среду насекомых составляет гемолимфа, представляющая собой бесцветную или желтоватую жидкость. В гемолимфу из кишечника всасываются питательные вещества, после чего доставляются к клеткам организма. В нее же удаляются побочные продукты обмена веществ.
Как вы помните, перед насекомыми стоит сложная задача: максимально сохранить воду в организме. Мальпигиевы сосуды этому способствуют: в них поступают продукты обмена веществ из гемолимфы в виде суспензии. По мере продвижения по мальпигиевым сосудам, из суспензии всасывается вся вода обратно в гемолимфу, а продукты обмена веществ (кристаллы мочевой кислоты) в сухом виде поступают в кишку и выводятся из организма с экскрементами.
Органы чувств развиты хорошо. Глаза простые или сложные (фасеточные), одна пара усиков (антенн), на которых располагаются органы обоняния и осязания. Имеются органы вкуса, локализующиеся на щупиках нижней губы и нижней челюсти.
Такое прогрессивное развитие нервной системы заложило фундамент для появления у насекомых сложнейших и удивительных рефлексов. Среди всех беспозвоночных только насекомые отличаются общественным (социальным) образом жизни: они совместно строят гнездо, ухаживают за потомством, разделяют обязанности среди членов семьи. Общественными насекомыми являются пчелы, осы, муравьи, шмели.
Заметим, что в переднем отделе мозга расположены грибовидные тела, ассоциативные центры головного мозга. Особенно хорошо развиты грибовидные тела у насекомых, ведущих общественный образ жизни, что связано с их сложным поведением.
Развитие может быть прямым или непрямым. Запомните, что у всех насекомых развитие непрямое.
Логично предположить, что у насекомых с неполным превращением личинка напоминает взрослую особь, но меньше ее в размерах. У насекомых с полным превращением, которое сопровождается метаморфозом (гусеница становится бабочкой), личинка совершенно не похожа на взрослую особь, разительно отличается от нее по строению и функциям.
Партеногенез встречается у следующих насекомых: тли, муравьи, пчелы, осы, шмели, тутовый шелкопряд. Партеногенез относится именно к половому (а не бесполому) типу размножения, поскольку новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (женской гаметы). Данный процесс играет важную роль: он значительно увеличивает темпы роста популяции, регулирует соотношение женских и мужских особей, обеспечивает продолжение существования вида.
Значение насекомых
Некоторые насекомые определенно приносят человеку больше вреда, чем пользы:
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Нервная система насекомых
Нервная система насекомого – это система образований, состоящих из нервной ткани и осуществляющих контроль над всеми функциями его организма.
Содержание:
Понимание строения и принципа работы нервной системы насекомых невозможно без изучения подробного строения нервной ткани.
Нейрон как структурная единица нервной системы
Простейший элемент нервной системы носит название нейрон. Это не что иное, как нервная клетка, покрытая оболочкой и имеющая особый набор органелл. Каждый нейрон состоит из трех частей:
Типичное строение нейрона
1 – тело клетки, 2 – аксон, 3 – дендриты.
Стрелки – направление передачи нервного импульса.
В целом, нейрон имеет звездчатую форму (фото).
Такое строение клетки неразрывно связано с ее функцией. По дендритам нервная клетка получает импульсы от соседних нейронов или чувствительных нервных окончаний, а по аксону отправляет их к другим таким же клеткам или рабочим органам: мышцам, железам (что заставляет их, соответственно, сокращаться или выделять секрет). Нервное возбуждение внутри нейрона передается только в этом направлении и никак иначе. [3]
В зависимости от того, какую функцию выполняет нейрон, нервные клетки разделяются на три вида.
Трехнейронная рефлекторная дуга. Совокупность трех нейронов – чувствительного, вставочного и двигательного – составляет так называемую трехнейронную рефлекторную дугу. Она обеспечивает соответствующее реагирование насекомых на различные внешние стимулы, составляя основу для осуществления различных рефлексов. [3]
Двухнейронная дуга
Это легче пояснить на примере человека, строение нервной ткани у которого то же самое, что и у других живых существ, включая насекомых. Когда мы прикасается к горячему чайнику, мы мгновенно отдергиваем руку, даже не успев понять, что он горячий. Это происходит автоматически, без обдумывания. Аналогичным образом, применимо к «своим» раздражителям, функционируют двухнейронные рефлекторные дуги у насекомых. [3]
Полинейронная
Строение нервной системы насекомых
1 – головной мозг, 2 – подглоточный ганглий,
3 – брюшная нервная цепочка, 4 – нервы
Центральная нервная система
Перейдем от микроструктуры нервной ткани к макростроению нервной системы. Она включает центральный и периферический отделы, а также вегетативную нервную систему. Центральный отдел, как логично предположить, имеет ведущее значение.
Центральная нервная система представлена двойной цепочкой ганглиев – узловых образований, состоящих из нервных клеток. Узлы в каждой цепочке продольно связаны между собой коннективами – волокнами нервных клеток, тела которых располагаются в их составе. Две продольные цепочки имеют и поперечные соединения между собой – комиссуры, тоже состоящие из волокон. Каждая пара ганглиев соответствует одному сегменту тела насекомого. [3][4]
Передние узлы цепочек объединены. Ганглии по меньшей мере трех сегментов слиты в так называемый надглоточный ганглий, который является головным мозгом насекомого. (фото) Соответственно, остальные узлы брюшной нервной цепочки являются аналогом спинного мозга, хотя конкретно данный термин в анатомии нервной системы насекомых не используется. [3]
Расположенные позади головного мозга узлы (также объединенные) носят название подглоточного ганглия. В его составе находятся ганглии трех сегментов челюстей. Коннективы, связывающие его с мозгом, называются окологлоточными коннективами. [3]
Далее располагаются три грудных ганглия, которые иногда соединяются в одну массу. Следом находятся оставшиеся ганглии брюшных сегментов. Так как количество сегментов брюшка у разных насекомых различается, то и число брюшных ганглиев тоже может быть разным. Например, у поденок и нимф их 7 пар. [3]
Иногда ганглии различных отделов тела сливаются между собой и образуют ганглиозные массы, или синганглии. Так, центральная нервная система у высших мух состоит из двух синганглиев – головного мозга и остальных сегментов, а у личинок они вообще собраны в один большой «комок». [3]
Каждая пара ганглиев брюшной нервной цепочки дает чувствительные и двигательные волокна к тканям и иннервирует соответствующий сегмент тела, то есть, управляет его функциями. Например, самая последняя пара контролирует спаривание и процесс откладки яиц, а узлы, расположенные в грудном отделе, управляют работой крыльев и ног. [3]
Самое сложное строение из всех ганглиозных образований имеет головной мозг, который осуществляет контроль не только над органами головы, но и над деятельностью всего организма. [3] [4]
Строение центральной нервной системы членистоногих и насекомых
Одна из самых важных структур организма животных и человека — нервная система. Членистоногих отличает особое строение, благодаря которому обеспечивается слаженная работа внутренних органов. В этот тип входит 3 вида животных — паукообразные, ракообразные и насекомые. Их система напоминает ту, что присуща кольчатым червям, но у нее есть свои особенности в строении и структуре.
Структура системы
Первыми предками членистоногих были кольчатые черви. Но у потомков полость тела смешанная, так как сегменты сливаются еще у зародышей. Ракообразные состоят из трех отделов: головного, грудного и брюшного. В первом сливаются ганглии, из них состоит мозг. Они объединяются также и в других отделах. Именно поэтому у членистоногих количество узлов гораздо меньше числа сегментов тела.
У них нервная система по своему типу является узловой. Есть у нее и другое название — ганглионарная сложная структура. Оно появилось благодаря особенностям строения. Нейронные клетки у членистоногих собраны в многочисленные узлы. Их и называют ганглиями, они отвечают за функционирование определенных внутренних органов.
В состав нервной системы входят:
Брюшная нервная цепочка у членистоногих представлена двумя параллельными стволами. Головной мозг у них называется надглоточным узлом. А окологлоточное кольцо играет роль коннектива, связующего элемента.
Обычно в каждом отдельном сегменте тела есть свой узел. Но иногда они срастаются и образуют большие центры. Подглоточный узел состоит из сросшихся ганглий. Они контролируют часть пищевода и работу слюнных желез.
У некоторых членистоногих центральная нервная система состоит всего из 2−3 отделов. Отличается она у крабов и раков. У первых ее образуют грудная масса и головной мозг, а у вторых только органы пищеварительной системы.
Особенности ракообразных
Ракообразные обитают в воде. Два первых отдела их тела — головной и брюшной — сливаются в головогрудь. Все сегменты защищены хитиновым покровом. Это толстая оболочка, пропитанная солями кальция.
У ракообразных тело начинается головной челюстью и оканчивается анальной лопастью. Пары конечностей расположены на каждом сегменте. Усики, которые растут на головной челюсти, называются антеннами. Сегменты тела могут отличаться у самок и самцов.
Мужские особи имеют вспомогательный копулятивный аппарат, образованный из конечностей первого и второго отдела. А у самок они редуцированы. Из следующих трех сегментов растут дыхательные ножки. Раки двигают ими около 200 раз за минуту, благодаря чему вода циркулирует в жаберных полостях, а у самок воздух попадает к оплодотворенным яйцам. Конечности шестого сегмента более плотные, они практически срослись с анальной частью и образуют хвостовую лопасть.
Для ракообразных характерна брюшная цепочка. Их система состоит из нескольких нервов, взаимосвязанных между собой:
Парные стволы цепочки приближены друг к другу. Головной мозг разделен на две доли. Каждая из них отвечает за работу антенн и антеннул. От него же отходит и зрительный нерв.
Самым крупным является надглоточный узел. От него отходит подглоточный, а затем брюшные. Они обеспечивают нормальное функционирование пищеварительной системы. Симпатический нерв отвечает за работу кишечника. Организм раков насыщен нейрогормонами. Их выделяют нейросекреторные клетки. Они расположены по всему телу, сосредоточены в разных системах. От головы до хвоста количество нервных узлов сокращается.
Строение паукообразных
У паукообразных сходный тип тела с раками. Первые 2 сегмента у них сливаются в головогрудь. При этом переход к брюшку резкий — граница выражена очень слабо. Пауки отличаются сосущим ротовым аппаратом, усиков у них нет. Ходильные ноги расположены на головогрудном отделе. Конечности на брюшке появляются еще на стадии эмбриона. Но позже они превращаются в паутинные бородавки или легкие.
Паукообразные отличаются от других членистоногих. Все системы в их организме четко структурированы. А нервные ганглии у них сливаются в одну массу. Выделяются только скорпионы, так как у них узлы разбросаны по всему телу.
У пауков значительная доля ганглий находится в пределах головогруди. В брюшке расположено только 7 узлов. Нервная система соответствует единому строению, то есть сначала идет головной мозг, а от него все остальные окончания.
Сенокосцы и клещи не имеют четкого разграничения между головогрудью и брюшком. Обе части у них сливаются в один сегмент. Благодаря этому нервы разбросаны у них по всему телу. Сольпуги имеют только один узел в брюшке, остальные расположены в головном отделе.
Нервы насекомых
Насекомые также относятся к членистоногим. Этот тип больше других приспособлен к выживанию в окружающей среде. У них тело разделено на 3 части: голова, грудь и брюшко. На первой есть пара усиков, конечности превращаются в ротовой аппарат, который бывает нескольких типов:
На трех грудных сегментах находится столько же пар ног. Шесть конечностей позволяют насекомым устойчиво передвигаться по любым поверхностям. Со стороны спины расположены 1−2 пары крыльев. Но у некоторых представителей вида вторая может отсутствовать, так как она преобразуется в жужжальца.
Нервная система у насекомых построена по единому плану, какой присущ и другим членистоногим. Она представлена узлами, проходящими до брюшной цепочки от головного отдела. Наиболее развита она у пчел и муравьев, а также у термитов.
Мозг насекомого состоит из трех разных отделов. Каждый из них отвечает за определенные функции организма. Движение ротовых конечностей зависит от подглоточного узла. В составе брюшной цепочки есть только 3 грудных и около 11 других ганглиев. У взрослой особи может быть до 8 брюшных узла. Симпатические нервы расположены практически в каждом отделе. Они отвечают за производство организмом нейрогормонов.
Система нервных узлов у членистоногих напоминает строение кольчатых червей. В ее состав входит 3 отдела: головной, брюшной и окологлоточные узлы. Хотя каждый класс — раки, паукообразные, насекомые — имеет свои отличия и особенности.
Нервная система насекомых
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.
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.
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.
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.