Тип членистоногие наиболее богатый видами среди всех животных. Он насчитывает около 1,5 млн. видов, которые широко расселились по всему земному шару и на данный эволюционный период — господствуют, достигнув невиданного расцвета и отлично приспособившись к жизни вблизи людей.
Членистоногие — первичноротые трехслойные многоклеточные животные, произошедшие от многощетинковых кольчецов и включающие в себя многочисленные классы — ракообразные, паукообразные и насекомые. Давайте обозначим ароморфозы, которые помогли занять членистоногим их доминирующее положение, и общие черты строения.
По-другому членистоногих называют артроподы (от др.-греч. ἄρθρον — сустав и πούς, род. п. ποδός — нога), что еще раз подчеркивает их важнейшие ароморфозы, о которых вы скоро узнаете.
Ароморфозы членистоногих
Органы движения членистоногих имеют более сложное строение, через суставы соединяясь с телом животного. Конечности подобны многоколенным рычагам, к которым крепятся мышцы, приводящие их в движение. Выполняют самые разные функции: копание, передвижение, собирание, плавание, служат органом защиты и нападения на жертву.
Поперечно-полосатая мышечная ткань впервые возникла у членистоногих. Мышечная ткань дифференцирована на отдельные пучки. Они состоят из длинных волокон, которые начинаются от одних члеников и крепятся к другим членикам тела, превращая их в подвижные рычаги.
Для членистоногих характерна гетерономная сегментация тела (от греч. heteros — другой и nomos — закон) — сегменты тела (членики) имеют разное строение и выполняют разные функции. Сегменты тела сливаются и образуют отделы: голову, грудь и брюшко. Отделы тела также могут сливаться между собой.
Тело членистоногих покрыто твердым наружным покровом — хитинизированной кутикулой. Хитин — природный полимер из группы азотсодержащих полисахаридов. Такая оболочка надежно защищает все внутренние органы от механических повреждений, предотвращает высыхание и служит опорой для внутренних органов, мышц.
Перед вами одно из величайших событий эволюции на Земле — приобретение насекомыми крыльев. Это важное новшество дало возможность осваивать обширные ранее недоступные территории, заселить множество разных экологических ниш.
Перечисленные ароморфозы членистоногих и их маленькие размеры дали этим животным невероятные преимущества, и, повторюсь, мы с вами на данный момент живем в эру господства членистоногих. Они прекрасно уживаются с человеком — вы не раз встречали насекомых в своем жилище, и порой это были не самые лучшие и ожидаемые встречи, но ведь они были — это еще одно очевидное доказательство их адаптации к жизни рядом с нами.
Приступим к перечислению общих особенностей, характерных для членистоногих в целом.
Общие особенности членистоногих
Снаружи тело членистоногих покрыто хитиновой кутикулой — твердым наружным скелетом (его также называют экзоскелет). Он выполняет защитную функцию, изнутри к нему крепятся многочисленные мышечные пучки.
Важно отметить, что хитиновый покров нерастяжим и сдерживает рост животного, поэтому запомните, что членистоногие растут только в период линьки, когда спадает хитиновая кутикула.
Тело членистоногих подразделяется на неоднородные сегменты, которые отличаются по строению и функции — такая сегментация называется гетерономная. Группы сегментов сливаются в отделы тела: голову — несущую органы чувств и конечности для захвата пищи, грудь — с расположенными на ней ходильными конечностями, и брюшко — задний отдел.
У паукообразных и ракообразных голова и грудь сливаются в единый отдел — головогрудь. У клещей тело вообще не дифференцировано на отделы, представлено единой монолитной структурой.
Членистые конечности — важная прогрессивная черта членистоногих, они представляют собой систему множество подвижно соединенных друг с другом рычагов. Между отдельными члениками в конечности образуются суставы, что обеспечивает большой объем двигательных возможностей.
Конечности могут видоизменяться, и в зависимости от выполняемой функции конечность получает разные названия: бегательная, прыгательная, копательная, плавательная, хватательная, собирательная и другие.
Как уже было сказано, хитиновая кутикула выполняет функцию экзоскелета, поэтому у членистоногих полость тела утрачивает опорную функцию. Вследствие гетерономной сегментации тела и смешения первичной полости тела со вторичной, у членистоногих полость тела называется — миксоцель (от греч. μῖξις — «смешение» и κοῖλος — «полый»).
Остатки вторичной полости тела (целома) можно обнаружить в протоках половых железах (гонад) и выделительных органах. За счет крови, заполняющей большую часть тела, полость тела членистоногих (и моллюсков) также называют гемоцель.
Читайте также: Как сшить карнавальную маску из ткани
У членистоногих кровеносная система незамкнутого (лакунарного) типа. Из сосудов кровь попадает в щелевые промежутки и омывает внутренние органы, доставляя клеткам питательные вещества. Сердце располагается на спинной стороне тела.
По сосудам и полостям движется единственная тканевая жидкость насекомых — гемолимфа. Она не переносит кислород, в ней редко можно обнаружить гемоцианин. Чаще всего она бесцветна, либо желтовато-зеленоватого цвета. Тем не менее, гемоцианин (за счет содержания меди придает характерный голубой цвет), обнаруживается среди мечехвостов, некоторых паукообразных, ракообразных и насекомых.
У водных форм представлена жабрами, у наземных — листовидными легкими и трахеями.
Органы выделения членистоногих представлены видоизмененными метанефридиями. У насекомых имеются мальпигиевы сосуды, позволяющие максимально экономить воду, всасывая ее прямо из мочи. У ракообразных выделительная система представлена зелеными железами, располагающимися на головном конце тела.
Обитание на суше в целом требует от членистоногих сильной экономии жидкости, что вызывает изменения продуктов выделения. Так у паукообразных легко растворимые мочевина и аммиак заменяются малорастворимым гуанином, у насекомых мочевина и аммиак заменяется мочевой кислотой.
Нервная система узлового типа. Состоит из головного мозга (надглоточного ганглия), подглоточного ганглия и брюшной нервной цепочки. От ганглиев (нервных узлов) отходят нервные волокна, иннервирующие близлежащие внутренние органы и ткани.
Все членистоногие размножаются только половым путем. Большинство из них раздельнополые животные, развитие чаще непрямое (происходит с метаморофозом). Метаморфоз (греч. metamorphosis — превращение) — глубокое преобразование в строении организма, в результате которого личинка через стадию куколки превращается во взрослую особь.
Подтип Трилобитовые
Этих животных мы с вами могли увидеть, если бы переместились на 540 млн. лет назад, в самое начало палеозоя (кембрийский период). В кембрии они впервые появились, и тогда же начался их расцвет. Вымерли эти удивительные животные к концу пермского периода.
Для этих животных характерна гомономная сегментация, отсутствие дифференциации конечностей.
Значение членистоногих
Значение членистоногих для человека сложно переоценить. Некоторых членистоногих употребляют в пищу — раки, крабы, омары (лобстеры). Медоносные пчелы создают мед — ценнейшее природное «лекарство», из меда изготавливается множество других фармацевтических лекарств. Хитиновая кутикула наружного скелета используется в фармацевтике. Из яда паукообразных изготавливают снотворные средства.
Членистоногие доставляют и множество хлопот человеку. Часть из них являются переносчиками тяжелых заболеваний (комар рода Anopheles переносит возбудителя малярии — малярийного плазмодия, возбудителей различных инфекционных заболеваний могут переносить мухи, москиты, блохи, тараканы).
Ряд членистоногих напрямую вызывает заболевания у человека, к примеру — чесоточный зудень приводит к развитию чесотки. Многие насекомые наносят вред культурным растениям, выращиваемым человеком, это — саранча, клопы, жук-короед.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022
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.
Хитиновый покров членистоногих — состав, строение и функции
В школьном курсе биологии изучают тип членистоногие. К ним относят насекомых, ракообразных, паукообразных и многоножек. Этот тип по своему количеству составляет почти 80% всего живого на земле. Хитиновый покров членистоногих является общим признаком этих существ. Суть в том, что организмы этого типа не имеют скелета в привычном его понимании. Вместо него, у них есть экзоскелет (панцирь). Именно его называют хитиновым покровом.
Свойства и состав хитина
Слово «хитин» в переводе с греческого означает «оболочка», «кожа», «одежда». Вещество является природным полимером, в основу которого входит N-ацетилглюкозамин. Его структура напоминает целлюлозу и имеет следующие свойства:
- жёсткость и твёрдость;
- не растворяется в воде;
- имеет полупрозрачный вид.
Хитин в природе практически не попадается в чистом виде. Обычно он представлен вместе с другими полисахаридами.
Впервые этот элемент был выделен из оболочки тарантула. В 1823 году французский учёный А. Одье проводил исследования покрова насекомых и тогда придумал название полученного вещества — хитин.
Этот элемент входит в состав клеточных стенок бактерий и грибов, выполняет функцию наружного скелета членистоногих. Благодаря своим органическим свойствам он выполняет защитную роль тела снаружи как от механических, так и химических воздействий.
Читайте также: Где в краснодаре больше тканей
Каждый год в живых организмах распадается и образуется около 10 млрд тонн этого вещества. В промышленных производствах из него получают хитозан, который нашёл применение в косметологии, пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве.
Строение оболочки
Если посмотреть на хитиновую оболочку под микроскопом, то можно увидеть, что она состоит из двух слоёв клеток:
У ракообразных хитин пропитан солями кальция. Такой состав придаёт оболочке прочность, которая чем-то напоминают броню. Она способна защитить живое существо от какой-либо опасности внешнего мира.
Наземные представители, относящиеся к типу членистоногих, поверх своей хитиновой оболочки имеют вещество, напоминающее воск. Такой состав спасает организм от потери влаги. У паукообразных же эта оболочка пропитана белком.
Биологическое значение
Хитинизированный наружный скелет членистоногим нужен для того же, для чего позвоночным — эндоскелет. Он выполняет следующие функции:
- служит опорой живому организму;
- к хитиновому покрову изнутри прикрепляются мышцы;
- защищает тело от физических воздействий;
- придаёт форму животному;
- в состав входит кутикула с содержанием железы, которая вырабатывает секрет, защищающий живой организм от высыхания.
Хитиновый покров не выполняет функции внутреннего скелета.
Хитинизированный слой довольно плотный. Он не даёт расти живому организму. Распределение по толщине на теле разное. Например, слой у спины толще, чем у конечностей. Поэтому у членистоногих время от времени начинается процесс линьки. В этот период они меняют свой покров. В момент, когда твердеет новая оболочка, животное быстро растёт.
В некоторых случаях в ходе эволюции экзоскелет образовался в клешни и челюсти, позволяющие хватать, дробить и жевать добычу. Ученные сходятся во мнении, что хитиновый покров жизненно необходим для выживания и дальнейшего существования членистоногих.
Если рассматривать летающих и прыгающих представителей типа, то здесь особая важность в том, что хитин лёгок. Это позволяет насекомым быстро прыгать и летать.
Хитиновый покров является особым природным соединением, которое обладает плотной структурой и выполняет роль опорно-двигательной системы представителей типа членистоногих.
Функции и состав хитинового покрова членистоногих
У всех ракообразных, паукообразных и насекомых имеется наружный скелет. Хитиновый покров членистоногих создаёт плотную оболочку, которая служит для защиты внутренних органов и закрепления мышц. Экзоскелет не позволяет влаге испаряться с поверхности тела, благодаря чему членистоногие смогли освоить практически все среды обитания. Они живут на поверхности земли, в воде и воздухе. В биологии этих животных подразделяют на три основных класса.
Описание вещества
На греческом языке хитин означает «одежда» или «оболочка». Это полисахарид с содержанием азота. По своей структуре он напоминает целлюлозу. В его состав входит N-ацетил глюкозамин. Физические свойства вещества:
- полупрозрачное или бесцветное;
- твёрдое;
- жёсткое на ощупь;
- не растворяется в воде.
Хитин в чистом виде довольно сложно найти в природе. Обычно он представлен вместе с другими полисахаридами. Эти вещества соединяются с белками.
Впервые чистый хитин выделили из панциря тарантула. А название появилось в 1823 году, когда французский учёный Одье занимался исследованием этих животных.
Наружная оболочка членистоногих в основном состоит из хитинизированной кутикулы. Такой покров защищает тело от механических повреждений, а также воздействия окружающей среды.
Вещество синтезируется в теле различных червей и кишечнополостных животных. Каждый год на планете образуется и распадается примерно 10 млрд тонн хитина. В промышленных условиях из этого вещества изготавливают хитозан. Для этого используются панцири представителей класса ракообразных. Его применяют в качестве пищевой добавки для животных, а также для изготовления косметики, медицинских препаратов, продуктов питания.
Биологическое значение
Хитин считается вторым по распространённости природным полисахаридом. Он встречается в экзоскелете большинства насекомых и ракообразных, а также является компонентом клеточной стенки у некоторых грибов.
Другие организмы, которые синтезируют хитин:
У насекомых хитин синтезируется главным образом в панцире. Предшественниками этого вещества могут быть трегалоза и гликоген.
Хитин обычно сочетается с другими соединениями (например, карбонатом кальция), образуя более прочный композитный материал. Чистый хитин или карбонат кальция сами по себе были бы хрупкими и не такими жёсткими, как композит.
Читайте также: Подкладочная ткань для чего она нужна
У насекомых и ракообразных, которые подвергаются линьке и метаморфозам, деградация и синтез хитина происходят одновременно и согласованно. Ферментативная система разлагает вещество в экзоскелетах и оболочках кишечника на мономерные компоненты, особенно во время линьки.
Хитин служит защитным покровом и механической опорой для организмов, которые его производят. У членистоногих это вещество является важнейшим компонентом их экзоскелета. Хитин также присутствует в теле, подкладке кишечника, слюнных железах, частях рта и точках закрепления мышц.
Хитинизированный экзоскелет выполняет следующие функции:
- Опорная.
- Крепёжная. На хитиновом покрове закрепляются мышцы.
- Увлажняющая. В оболочке присутствуют железы, которые вырабатывают специальный секрет, предотвращающий пересыхание животного на суше.
- Защитная. Плотный экзоскелет защищает внутренние органы от повреждений.
- Двигательная. Все представители членистоногих благодаря своему строению могут быстро передвигаться.
Отдельные части наружного скелета в ходе эволюции трансформировались в челюсти и клешни. Эти органы позволяют животному захватывать добычу и пережёвывать пищу. Хитиновый покров является для них жизненно необходимым.
Представители членистоногих
Тип членистоногих так называется из-за своей морфологии. Эти животные имеют сегментированное тело и конечности. Хотя видовое многообразие очень широкое, все представители членистоногих имеют общие черты. Например, их тело состоит из трёх частей. Это голова, грудь и брюшко.
На голове расположены органы осязания, которые представлены усиками. Также там находятся глаза. Грудь несёт членистые конечности и крылья, благодаря которым животное может летать. На брюшке конечности отсутствуют либо они являются видоизменёнными. Например, у паукообразных брюшные лапы трансформировались в паутинные железы.
У всех видов членистоногих тело покрыто хитиновой кутикулой. Из-за неспособности к растяжению внешнего скелета животным приходится периодически линять.
Тип членистоногих подразделяется на три класса:
У каждого из них есть свои характерные признаки и особенности. У ракообразных на голове присутствует 2 пары усиков, а также жабры. Хоть они и являются водными обитателями, определённые виды могут жить на суше.
Паукообразных достаточно просто отличить по их внешним признакам. Тело у этих животных состоит из двух отделов: головогруди и брюшка. На головогруди расположено четыре пары ходильных лап. Также у пауков есть хелицеры и ногощупальца. Это особый тип конечностей, который необходим для питания.
Характерным отличием насекомых является то, что их тело состоит из 3 отделов. На груди у них находится три пары конечностей. Большинство видов имеют крылья.
Полезность хитина для человека
Хитин широко используется в пищевой промышленности. Его добавляют в еду для усиления аромата и вкуса. Это вещество помогает улучшить внешний вид, а также действует в качестве консерванта.
Кроме пищевой промышленности хитин применяется и в фармакологии. Состав вещества имеет лечебные свойства. Его польза заключается в следующем:
- Угнетает развитие раковых клеток.
- Улучшает иммунитет.
- Защищает от радиоактивного излучения.
- Снижает риск возникновения инсультов и инфарктов.
- Борется с воспалениями.
- Улучшает пищеварение.
- Ускоряет регенеративные процессы.
Хитин настолько широко распространён и полезен, что некоторые учёные считают возможным переход на хитиновую диету в ближайшем будущем. Например, исследователь Сэм Хадсон заявил, что человечество находится на пороге новой эры. Скоро из хитина можно будет получить бесконечное количество продуктов.
Впервые лекарственное средство на основе этого вещества было получено в 60-е годы прошлого столетия. Препарат должен был защищать организм от ионизирующего излучения. В то время его разработка была строго засекречена. Даже медики не знали точный состав. После нескольких экспериментов на животных учёные доказали, что средство увеличивает шансы на выживание после смертельной дозы облучения. Немного позже исследователи заметили, что препараты, содержащие хитин, помогают бороться и с другими проблемами.
Сейчас исследования хитозана и хитина продолжаются. Работой занимаются учёные, состоящие в Российском хитиновом обществе, которое была образовано в 2000 году. В его состав входят и исследователи из смежных областей науки, а также медицины и промышленности.
Как выяснилось, хитиновый покров помогает не только членистоногим, но и человеку в различных сферах деятельности. Это широко распространённое вещество. Если продолжать исследования хитина, то есть вероятность, что человечество сможет побороть свои главные проблемы, среди которых голод и болезни.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом