11.2: Комахи

Що панує над життям на Землі?

Ну, за цифрами, це не люди. Це може виглядати як страшна істота з вашого найгіршого кошмару, але це не зашкодить мусі. По суті, це муха! На знімку зображений чарівний портрет гедзя, близького і особистого. Ці великі, смугасті, барвисті кулі - це його очі. Ви коли-небудь переглядали калейдоскоп? Якщо так, то ви маєте уявлення про те, як виглядає світ гедзя.

Які ще органи мають такі комахи, як цей гедзь? Окрім відчуття навколишнього середовища, які ще функції виконують їхні органи?

Комахи

Більшість представників субфилума Гексапода - комахи (клас Insecta). Насправді більше половини всіх відомих організмів - комахи. У світі може налічуватися понад 10 мільйонів видів комах, більшість з них ще належить ідентифікувати. Зрозуміло, що комахи, а не люди, домінують над життям на Землі.

Гексапода. Цвіркун на зеленому листі. Чи можете ви знайти шість ніг, прикріплених до грудної клітки?

Будова і функції комах

Комахи коливаються в довжину від менше міліметра до приблизно довжини вашої руки. Їх можна зустріти в більшості місць проживання, але вони переважно наземні. Багато хто вміє літати, тому вони ще й повітряні. Як і інші членистоногі, комахи мають голову, грудну клітку, черевце. Вони мають найрізноманітніші придатки, в тому числі шість ніжок, прикріплених до грудної клітки.

У комах є пара вусиків для «пахнуть» і «дегустації» хімікатів. Деякі комахи також можуть використовувати свої вусики для виявлення звуку. Інші органи чуття на голові включають кілька простих очей і пару складних очей. З'єднані очі дозволяють комахам бачити зображення. Метеликів і бджіл навіть можна побачити в кольорі. Для годування головка містить одну пару мандибул і дві пари верхніх щелеп. Комахи споживають широкий спектр продуктів, а їх ротовий апарат став спеціалізованим. Кілька варіацій показані на малюнку нижче.

Ротовий апарат Спеціалізація з комах. Ротові апарати комах пристосовані для різних джерел їжі. Як ви думаєте, як розвивалися різні ротові апарати?

Черевце комахи містить більшу частину внутрішніх органів. Як і інші членистоногі, комахи мають повноцінну травну систему. Вони також мають відкриту кровоносну систему і центральну нервову систему. Як і інші наземні членистоногі, вони мають трахею для дихання повітрям і мальпігієві канальці для виведення.

Політ комах

Основною причиною того, що комахи досягли такого успіху, є їх здатність літати. Комахи - єдині безхребетні, які вміють літати і були першими тваринами, які розвинули політ. Політ має важливі переваги. Це гарантований засіб втечі від нелітаючих хижаків. Це також допомагає у пошуку їжі та товаришів.

Комахи зазвичай мають дві пари крил для польоту. Крила є частиною екзоскелета і прикріплені до грудної клітки. Крила комах показують масу варіацій. Як ви можете бачити на малюнку нижче, крила метелика тонкі з паперу, тоді як крила жука схожі на броню. Не всі крила комах працюють однаково. Вони відрізняються тим, як кріпляться м'язи і працюють дві пари крил самостійно або разом. Крім польоту, крила виконують і інші функції. Вони можуть захищати тіло (жуків), візуально спілкуватися з іншими комахами (метеликами) або видавати звуки для залучення товаришів (катідіди).

Форма та функція в крилах комах. Жуки, метелики та катідіди мають дві пари крил, які вони використовують для польоту. Однак крила дуже різні, оскільки вони мають і інші функції.

розмноження комах

Майже всі комахи розмножуються статевим шляхом. Деякі також можуть розмножуватися безстатевим шляхом. Приклад життєвого циклу комахи показаний на малюнку нижче.

Життєвий цикл комах. Ця діаграма представляє життєвий цикл комара. Більшість комах мають схожий життєвий цикл.

Коли вилуплюється яйце комахи, виходить личинка. Личинка харчується і росте, а потім переходить в стадію лялечки. Лялечка нерухома і може бути укладена в кокон. Під час стадії лялечки комаха проходить метаморфози. Тканини і придатки личинки руйнуються і перебудовуються в дорослу форму. Як розвивалася така неймовірна трансформація? Метаморфози насправді дуже вигідні. Це дозволяє розділити функції між життєвими етапами. Кожен етап може розвивати пристосування відповідно до його конкретних функцій, не впливаючи на адаптації іншого етапу.

Поведінка комах

Комахи здатні на дивовижний спектр поведінки. Більшість їх поведінки, таких як політ і спаровування, є інстинктивними. Це поведінка, яку не потрібно вивчати. Вони в значній мірі контролюються генами. Однак деякі поведінки комах вивчаються. Наприклад, мурахи та бджоли можуть дізнатися, де знаходиться їжа, і продовжувати повертатися назад для більшого.

Багато видів комах розвинули складну соціальну поведінку. Вони живуть разом великими організованими колоніями (див. Малюнок нижче). Це стосується мурах, термітів, бджіл та ос. Колонії можуть включати мільйони окремих комах. Члени колонії ділять працю колонії. Різні комахи спеціалізуються на різних роботах. Одні розмножуються, а інші доглядають за молодняком. Треті добувають їжу або захищають гніздо.

Гніздо термітів. Це соборна споруда є гніздом величезної колонії термітів в Австралії. Насправді це найбільше в світі відоме гніздо термітів. Він височить на 7,5 метрів (25 футів) над землею і містить мільйони термітів.

Життя у великій колонії вимагає хорошого спілкування. Мурахи спілкуються з хімічними речовинами, званими феромонами. Наприклад, мураха відкладає феромони на землі, коли повертається в гніздо з джерела їжі. Він позначає шлях, щоб інші мурахи могли знайти їжу. Медоносні бджоли спілкуються, роблячи «танець вигулу».

KQED: Мурахи: Невидима більшість

Більшість з нас думає, що мурахи - це просто шкідники. Але не Брайан Фішер. Відомий як «Мураха хлопець», він на місії показати світові, наскільки важливими і дивовижними є ці маленькі істоти. У процесі він сподівається каталогізувати всі 30 000 видів мурах у світі, перш ніж вони стануть жертвами втрати середовища існування.

KQED: Сонечка: Населення мільйонів

Сонечка, також відомі як жуки-сонечка, мають життєвий цикл від чотирьох до шести тижнів. За один рік може вилупитися цілих шість поколінь жуків-сонечок. Навесні кожна доросла самка відкладає до 300 яєць невеликими гронами на рослини, де присутня тля. Через тиждень вилуплюються безкрилі личинки. І личинки жука-сонечка, і дорослі особини є активними хижаками, харчуючись тільки попелиць, лусочками, кліщами та іншими рослиноїдкими комахами. Сонечка живуть на рослинності, де знаходиться їх здобич, до складу якої входять троянди, олеандр, молочай і брокколі. Дорослі сонечка не дуже смачні. Птах, досить необережна, щоб спробувати з'їсти, не проковтне її.

До кінця травня до початку червня, коли личинки виснажили запас їжі, дорослі особини мігрують в гори. Там вони харчуються переважно пилком. Сонечка набирають жир від поїдання пилку, і це припливає їх під час їх дев'ятимісячної сплячки. Тисячі дорослих особин зимують в щільних скупченнях, званих агрегатами, під опалим листям і грунтовою підстилкою поблизу струмків. У ясні, теплі дні ранньої весни сонечка розбивають агрегати і починають кілька днів спарювання.

Комахи і люди

Більшість людей щодня взаємодіють з комахами. Багато з цих взаємодій нешкідливі і часто залишаються непоміченими. Однак комахи завдають людині багато шкоди. Вони поширюють хвороби людини. Наприклад, смертельна бубонна чума середньовіччя поширювалася блохами. Сьогодні мільйони людей щорічно помирають від малярії, яку поширюють комарі. Комахи також поїдають наші культури. Іноді вони подорожують величезними роями, які повністю позбавляють землю від усього рослинного матеріалу (див. Малюнок нижче). З іншого боку, ми залежимо від комах за саму їжу, яку ми їмо. Без комах, щоб запилювати їх, квітучі рослини, включаючи багато харчових культур, не могли розмножуватися.

Рой сарани. Рой сарани в африканській країні Мавританія затьмарює полуденне небо. Голодні комахи з'їдять практично всі рослини на своєму шляху.

KQED: Кращі бджоли: Супер бджоли і дикі бджоли

Медоносні бджоли - одні з найвідоміших комах на планеті. Бджоли натуралізуються на кожному континенті, крім Антарктиди. Медоносні бджоли мають високорозвинену соціальну структуру і залежать від їх громади або колонії для виживання, з колонією, що містить до 20 000 бджіл. Коли бджоли шукають рослини для нектару, пилок прилипає до нечітких волосків, які покривають їх задні лапи. На наступній квітці частина пилку протирається і удобрює цю квітку. Таким чином бджоли допомагають поліпшити виробництво плодів. Бджоли запилюють приблизно 130 різних сортів фруктів, квітів, горіхів та овочів лише у Сполучених Штатах. Фермери, очевидно, залежать від бджіл для запилення культур, таких як фрукти і горіхи, але за останні роки тисячі бджолиних сімей зникли. Це може бути руйнівним питанням для фермерів. Чи можна що-небудь зробити? Познайомтеся з двома дослідниками Північної Каліфорнії, які шукають способи переконатися, що у нас завжди є бджоли для запилення культур.

Наука П'ятниця: Дорога найкраще подорожував: Казка про мурах, слиз цвіль і Нью-Джерсі Turnpike

Для більшості людей застрягти в пробці на Нью-Джерсі Turnpike є виснажливим уроком марності. Однак у цьому відео Science Friday Саймон Гарньє розглядає нашу колективну поведінку та те, як відносно прості організми організовуються так динамічно.

Резюме

• Комахи - членистоногі класу Гексапода. Вони є найчисленнішими організмами в світі.
• Більшість комах наземні, а багато - повітряні.
• Комахи мають шість лапок і пару вусиків для зондування хімічних речовин. Вони також мають кілька очей і спеціалізовані ротові апарати для годування.
• Комахи - єдині безхребетні, ніж можуть літати. Політ - головна причина їх успіху.
• Комахи можуть жити великими колоніями і мати складну соціальну поведінку.
• Комахи поширюють хвороби і знищують посіви. Однак вони необхідні для запилення квітучих рослин.

Рецензія

1. Перерахуйте дві ознаки, які характеризують комах.
2. Викладіть дві важливі переваги польоту у комах.
3. Наведіть приклади поведінки комах.
4. Наведіть факти і логічний аргумент на підтримку наступного твердження: «Комахи домінують над життям на Землі».
5. Поясніть, чому характерні життєві етапи і метаморфози є адаптивними.
6. Діаграма життєвого циклу комахи.

Зображення	Довідка	Атрибуції
	[Рисунок 1]	Кредит: Надано Продовольчою та сільськогосподарською організацією ООН Джерело: http://www.nasa.gov/topics/earth/features/ndvi_locusts.html Ліцензія: Громадське надбання
	[Рисунок 2]	Кредит: Уго Кінтеро Г. Джерело: http://www.flickr.com/photos/haquintero/8182319027/ Ліцензія: CC BY 2.0
	[Рисунок 3]	Кредит: Крістофер Auyeung Джерело: CK-12 Ліцензія Фонду: CC BY-NC 3.0
	[Рисунок 4]	Кредит: Жук: Річард; Метелик: Діганта Талукдар; Катидід: Джон Танн Джерело: Жук: www.flickr.com/photos/wildpics/2450391512/; Метелик: http://www.flickr.com/photos/nagaon/4394582833/; Katydidd: http://www.flickr.com/photos/31031835@N08/7208766480/ Ліцензія: CC BY 2.0
	[Рисунок 5]	Кредит: Маріана Руїс Вільярреал (LadyOfHats) для Фонду CK-12 Джерело: CK-12 Ліцензія Фонду: CC BY-NC 3.0
	[Рисунок 6]	Кредит: Хаді Захер Джерело: http://www.flickr.com/photos/hazara/9028960551/ Ліцензія: CC BY 2.0
	[Рисунок 7]	Кредит: Надано Продовольчою та сільськогосподарською організацією ООН Джерело: http://www.nasa.gov/topics/earth/features/ndvi_locusts.html Ліцензія: Громадське надбання