Гемолимфа насекомых обычно бесцветная либо окрашена в желтоватый или зеленоватый цвет. Однако у личинок комаров-звонков («мотыля») она имеет ярко-красную окраску. В плазме личинок растворено вещество, близкое по строению к гемоглобину, имеющемуся у высших животных. Просвечивая через прозрачные покровы, гемолимфа придает красный цвет и телу насекомого. [1] (фото)
Содержание воды в гемолимфе – 75-90%, в зависимости от стадии жизненного цикла и состояния (активная жизнь, диапауза) насекомого. Ее реакция либо слабокислая (как и у крови животных), либо нейтральная, в пределах рН 6-7. [1] Между тем, осмотическое давление гемолимфы намного выше, чем у крови теплокровных. В качестве осмотически активных соединений выступают различные аминокислоты и прочие вещества преимущественно органического происхождения. [2]
Осмотические свойства гемолимфы особенно сильно выражены у немногочисленных насекомых, населяющих солоноватые и соленые воды. Так, даже при погружении личинки мухи-береговушки в концентрированный раствор соли ее кровь не меняет своих свойств, а из тела не выходит жидкость, чего стоило бы ожидать при таком «купании». [2]
По весу гемолимфа составляет 5-40% от массы тела. [2]
Как известно, кровь животных имеет свойство свертываться – это защищает их от слишком большой кровопотери при ранениях. Среди насекомых не все обладают свертывающейся кровью; их раны, если такие появляются, обычно закрываются «пробками» из плазмоцитов, подоцитов и других специальных клеток гемолимфы. [3]
Разновидности гемоцитов у насекомых
А – Прогпмоцит, Б – Плазматоцит, В – Гранулоцит,
Г – Эноцит, Д – Цистоцит, Е – Сферическая клетка,
Ж – Адипогемоцит, З – Подоцит, И – Червеобразная клетка.
Состав гемолимфы насекомых
Гемолимфа состоит из двух частей: жидкости (плазмы) и клеточных элементов, представленных гемоцитами. [1]
В плазме растворены органические вещества и неорганические соединения в ионизированной форме: натрий, калий, кальций, магний, хлорит-, фосфат, карбонат-ионы. [1] В сравнении с позвоночными, гемолимфа насекомых содержит больше калия, кальция, фосфора и магния. Например, у растительноядных видов концентрация магния в крови может быть в 50 раз выше, чем у млекопитающих. То же касается калия. [3]
Также в жидкой части крови обнаруживаются питательные вещества, метаболиты (мочевая кислота), гормоны, ферменты и пигментные соединения. [1] В некотором количестве там также находятся растворенный кислород и углекислый газ, пептиды, белки, липиды, аминокислоты. [2]
Остановимся подробнее на питательных веществах гемолимфы. Из углеводов большая часть, примерно, 80%, приходится на трегалозу, состоящую из двух молекул глюкозы. Она образуется в жировом теле, выходит в гемолимфу, а затем расщепляется ферментом трегалазой в органах. При снижении температуры из другого углевода – гликогена – образуется глицерин. Кстати, именно глицерин имеет главное значение при переживании насекомыми морозов: он не дает гемолимфе образовать кристаллы льда, способные повредить ткани. Она превращается в желеобразную субстанцию, и насекомое сохраняет жизнеспособность иногда даже при минусовых температурах (например, наездник Braconcephi выдерживает замораживание до – 17 градусов). [2]
Липиды в гемолимфе насекомого представлены большей частью в виде эфиров глицерина и жирных кислот. Их источник – жировое тело. [2]
Аминокислоты представлены в плазме в достаточно большом количестве и концентрации. Особенно там много глутамина и глутаминовой кислоты, которые играют роль в осморегуляции и используются для построения кутикулы. Многие аминокислоты соединяются друг с другом в плазме и «хранятся» там в виде простых белков – пептидов. В гемолимфе самок насекомых имеется имеется группа белков – вителлогенинов, которые используются при синтезе желтка в яйцах. Белок лизоцим, присутствующий в крови у представителей обоих полов, играет роль в защите организма от бактерий и вирусов. [2]
Содержание в гемолимфе различных соединений и их соотношение может быть показателем его состояния. Например, соотношение между ионами калия и натрия в ней отражает обменные процессы (их интенсивность). Повышение уровня натрия в плазме говорит о том, что насекомое находится под воздействием инсектицидов или готовится к диапаузе. [1]
Гемоциты разделяются по морфологии и функциям на основные разновидности: амебоциты, хромофильные лейкоциты, фагоциты с гомогенной плазмой, гемоциты с зернистой плазмой. [1] А вообще, среди всех гемоцитов было обнаружено целых 9 видов: прогемоцит, плазмоцит, гранулоцит, эноцит, цистоцит, сферическая клетка, адипогемоцит, подоцит, червеобразная клетка. Частично это клетки разного происхождения, частично – разные «возраста» одного и того же гемопоэтического ростка. Они имеют различный размер, форму и функции. [3] (фото)
Обычно гемоциты оседают на стенках сосудов и в циркуляции практически не участвуют, и только перед наступлением очередного этапа превращения или перед линькой начинают перемещаться в кровотоке. Образуются они в специальных гемопоэтических органах. У Сверчков, Мух, Бабочек и Настоящих пилильщиков эти органы находятся в области спинного сосуда. [2]
Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, все ли живые существа имеют сердце и кровеносную систему? Совпадают ли их функции и строение с остальными представителями животного мира или всё-таки имеются различия? В чем эти различия заключаются?
Особенно часто такой интерес проявляется по отношению к насекомым. Сложно представить, что внутри таких маленьких размеров может развернуться целая система органов. А ведь так оно и есть на самом деле. Только, конечно же, в несколько изменённом виде.
Тело насекомых состоит из трёх отделов: головного, грудного и брюшного. На голове расположены глаза, рот и усики, которые выступают в роли обонятельных органов. Все остальные органы, в том числе и сердце, расположены в двух оставшихся отделах. Кроме мозга, он также расположен в головном отделе, но внутри него.
Сердце у всех насекомых представляет собой длинную трубку, которая проходит через всё туловище, ничем не защищённое и расположенное сразу под кожей. Конец этой трубки находится в мозге, а по всей своей длине имеет множество отверстий с маленькими клапанами. Благодаря им в сердце насекомых поступает кровь, с каждым его сокращением.
Так называемый мозг у насекомых ничто иное, как огромный центр нервных окончаний. Находится он в голове и работает в автоматическом режиме, посылая особые сигналы в различные мышцы, приводя их, тем самым, в движение. Это относится и к сердцу, так как, благодаря работе нервного центра, оно способно сокращаться и побуждать кровь притекать к себе.
В кровеносную систему насекомых входит всего лишь один единственный сосуд, находящийся вдоль спины и образованный благодаря продолжению переднего конца сердца в аорту. Эту систему можно считать неразвитой, т.к. большего насекомым и не надо. У них абсолютно другая дыхательная система, а значит и сосуды, переносящие кровь с кислородом по всему телу, им не нужны.
У подавляющего большинства насекомых кровь не принимает никакого участия в процессе газообмена. Иными словами, она не имеет клеток, содержащих кислород, как у остальных животных, эритроцитов. Именно поэтому кровь насекомых не красная, а желтоватого оттенка и, скорее даже, бесцветная. Она всего лишь разносит различные питательные вещества, гормоны, способствующие заживлению ран и другие соединения по всему организму.
Принцип работы кровеносной системы
Благодаря сокращению сердца, кровь выталкивается из него, омывает все внутренние органы, мозг и затем возвращается назад. Во время обратного движения, кровь опять же омывает все органы, мышцы, нервную систему, принося к ним пищу в уже переваренном виде и забирая различные отходы. После всего этого кровь обратно всасывается в сердце через отверстия с клапанами.
В общем, хоть и есть у насекомых и сердце, и кровь, выглядит и работает это всё совершенно иначе, чем у людей и животных. У нас кровеносная система представлена целой системой сосудов, расположенных по всему телу, по которым кровь доставляет кислород во все его клеточки и отделы. Это очень сложная система, состоящая из разных видов сосудов, выполняющих, помимо общих, ещё и свои персональные функции.
Сердце у нас представлено четырьмя камерами, которые принимают кровь венозную, уже без кислорода, а выпускают кровь артериальную, насыщенную необходимым для жизнедеятельности газом. Это мышца, которая работает в непрерывном режиме и достаточно сильная, чтобы выдавливать из себя кровь с большой скоростью.
Насекомым не нужен кислород в таком количестве и таким путём, как нам, ввиду их маленьких размеров. Поэтому их кровь не содержит клеток, насыщенных этим газом, что лишает ее красного цвета. Также, у них всего один сосуд, кровь омывает все органы в свободном движении по всему телу.
Сердце у них – это длинная трубка, по всей длине которой располагаются маленькие клапаны, для того, что выпускать и принимать кровь обратно в зависимости от стадии сокращения мышцы. Что интересно, если насекомое остывает, при низких температурах, частота сокращений заметно снижается. При тёплых температурах, оно, наоборот, начинает сокращаться гораздо чаще.
Да, есть. Но кровь у большинства насекомых почти не участвует в газообмене, поэтому не содержит переносящих кислород эритроцитов (красных кровяных телец) и пигментов; она бесцветная или желтоватая и называется гемолимфой. Ее роль ограничивается переносом питательных веществ, продуктов обмена, гормонов, заживляющих раны, и некоторых других соединений, а также поддержанием водно-солевого баланса организма.
Однако у многих крупных видов в гемолимфе растворен дыхательный пигмент гемоцианин — бесцветный белок, обратимо связывающий кислород (в этом случае он синеет) и тем самым повышающий его концентрацию в циркулирующей жидкости, а у очень небольшого числа насекомых, например у водных личинок комаров-звонцов («мотыля»), кровь красная благодаря присутствию всем известного дыхательного пигмента гемоглобина.
Кровеносная система насекомых состоит из единственного сосуда — переходящего спереди в суженную аорту трубчатого сердца, продольно лежащего в спинной части тела. Кровь выталкивается вперед благодаря сокращению его стенок, свободно обтекает внутренние органы и вновь всасывается внутрь сердца, когда его стенки растягиваются так называемыми крыловидными мышцами, через маленькие отверстия с клапанами — остии. Поступлению крови в жилки крыльев, ноги и антенны способствуют дополнительные находящиеся в их основании «сердца» — пульсирующие ампулы.
Неразвитость кровеносной системы объясняется тем, что у насекомых совершенно другая дыхательная система, чем у человека, и кровь не предназначена для снабжения органов кислородом. Насекомые дышат с помощью крошечных разветвленных трубочек, называемых трахеями, которые заканчиваются небольшими воздушными отверстиями на поверхности тела — дыхальцами.
Насекомые имеют внутри их тел жидкость желто-зеленого цвета, которая переносит питательные вещества. Хотя эта жидкость выполняет те же функции, что и кровь, ее называют гемолимфой.
Важным различием между кровью и гемолимфой является то, что гемолимфа не перемещает кислород.
Причина, по которой кровь насекомых обычно желтоватая или зеленоватая, а не красная, заключается в том, что у насекомых нет красных кровяных клеток. В отличие от крови, гемолимфа не протекает через кровеносные сосуды, такие как вены, артерии и капилляры. Вместо этого она заполняет полость основного тела насекомого.
У людей кислород поступает в организм через рот или нос, а затем переходит в легкие. Легкие передают кислород на эритроциты, которые несут кислород по всему телу.
Насекомые, с другой стороны, дышат через маленькие отверстия, называемые “spiracles”. Каждая спираль ведет к воздушным трубкам, называемым трахеей, которые разветвляются по всему телу. Воздушные трубки приносят кислород сразу к органам насекомого без помощи клеток крови.
Некоторые насекомые используют свою гемолимфу необычным образом. Когда им угрожает опасность, они могут выплескивать ядовитую гемолимфу, способную отпугнуть потенциального хищника.
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:
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.
