Животные из типа членистоногих встречаются во всех географических и климатических зонах, населяя сушу, воду, почву и воздух. Всего в этой группе насчитывается около 10 миллионов видов, а их численность составляет 2/3 от всех живых организмов на планете. Наряду с хордовыми, они являются основой большинства экосистем.
Общая характеристика
Членистоногие — представители беспозвоночных. Они не имеют внутреннего скелета, характерного для хордовых. Его роль выполняет хитиновый панцирь, к которому крепятся мышцы и ткани организма. Помимо этого, он также защищает носителя от хищников и опасностей внешней среды. Поскольку такой покров плохо растягивается и не даёт носителю расти, членистоногие периодически линяют. Другие особенности типа:
- Двусторонняя симметрия. Тело всех членистоногих можно поделить на левую и правую половины, которые будут аналогичны друг другу.
- Сегментированное тело. Оно состоит из трёх отделов: головы, груди и брюшка. В первом находятся органы чувств (глаза, усики-антенны), а также ротовое отверстие. Во втором располагаются конечности и крылья. Третий содержит репродуктивные и выделительные органы. У представителей класса ракообразных и паукообразных голова и грудь объединены в один отдел — головогрудь.
- Членистые конечности. Именно от этого наружного признака произошло название типа животных. Эти органы движения состоят из нескольких члеников или рычагов, что придаёт им гибкости и подвижности, так как они могут сгибаться сразу в нескольких местах. В процессе эволюции многих видов их конечности видоизменились для выполнения специфических функций.
- Поперечно-полосатые мышцы конечностей. Они позволяют животным совершать разнообразные и хаотичные движения конечностями, а также дают их частям тела возможность двигаться независимо друг от друга.
- Смешанная полость тела (миксоцель). Она представляет собой сеть пустот между органами, заполненную гемолимфой — особым веществом, выполняющим одновременно функции полостной жидкости и крови. Своей клеточной выстилки у миксоцели нет.
- Метаморфозы в жизненном цикле. Они характерны для всех видов членистоногих, хотя специфика отличается и некоторые формы (например, куколка) могут пропускаться. Эволюционное предназначение метаморфоз — свести к минимуму внутривидовую конкуренцию за пищу и территорию за счёт обеспечения организма разными оптимальными условиями на всех стадиях жизни.
Все животные этого типа размножаются половым путём. Обычно они разнополые. Редко встречаются гермафродиты: паразитические равноногие раки или усоногие ракообразные, которые проводят бо́льшую часть жизни неподвижно.
Часто яйцеклетка оплодотворяется, но бывают и случаи партеногенеза.
Внутреннее строение
По внутреннему строению организма членистоногие очень разнообразны. Их тело состоит из нескольких систем органов:
- Пищеварительная. Делится на три отсека — передний, средний и задний. Первый состоит из ротового аппарата, глотки, пищевода и желудка, в последних двух расположены два отдела кишечника, оканчивающиеся анальным отверстием. Строение рта зависит от предпочитаемой пищи представителей конкретного вида. Он может быть колющим, режущим, сосущим. То же можно сказать о пищеварительных железах. У ракообразных и насекомых в средний отдел кишечника впадают мальпигиевые сосуды или протоки печени.
- Выделительная. Имеет различное строение в зависимости от класса. У раков представлена зелёными железами, у пауков — почками и выделительными трубочками, у насекомых — только мальпигиевыми сосудами.
- Дыхательная. У насекомых представлена трахеями, у пауков к ним добавляются лёгочные мешки, у скорпионов есть только лёгкие, а клещи совершают газообмен через кожу. С внешним миром система соединена небольшими дыхательными отверстиями. У водных членистоногих, таких как раки, органом дыхания выступают жабры. Во время эволюции они преобразовались из конечностей.
- Кровеносная. Главный орган — сердце. Оно имеет трубчатую или мешкообразную форму и состоит из нескольких камер, располагается на спине, в брюшном отделе тела. Сеть сосудов незамкнутая. Кровь попадает в миксоцель, где соединяется с межклеточной жидкостью и превращается в гемолимфу.
- Нервная. Состоит из нескольких узлов, колец и цепочек, расположение и развитость которых зависит от вида и класса. Нервная система ракообразных, паукообразных и некоторых насекомых достаточно развита для того, чтобы у них было сложное инстинктивное и социальное поведение.
Особенности внутреннего и внешнего строения членистоногих позволили им приспособиться к внешней среде не хуже, чем хордовым. Несмотря на сравнительную простоту строения, они являются одним из доминирующих типов живых организмов Земли.
Органы чувств
У большинства членистоногих очень развиты глаза. Они бывают двух типов: простые (состоят из одной линзы) и фасеточные (собраны из множества небольших глазков, количество которых может измеряться тысячами). Элементы сложных глаз называются омматидиями. Каждый из них видит только одну точку пространства, в результате чего в мозг попадает сложное мозаичное изображение. Кроме того, органы зрения насекомых дают сразу прямой «кадр», а не перевёрнутый, как у людей.
Другая особенность глаз членистоногих в сравнении с человеческими — способность воспринимать ультрафиолетовый свет. Это помогает им ориентироваться среди растений, многие из которых имеют невидимый для большинства форм жизни рисунок. Помимо этого, членистоногие способны различать частоту и плоскость колебаний света, что помогает им одинаково хорошо ориентироваться в солнечную и пасмурную погоду.
Слух представителей этого типа живых организмов также хорошо развит. Они воспринимают колебания звуковых волн при помощи специальных нательных волосков, усиков-антенн и особых органов, напоминающих отверстие на коже с несколькими натянутыми «струнами». Обычно их слуховой аппарат настроен на восприятие отдельных частот (чаще всего коротких). Между собой членистоногие общаются при помощи ультразвуковых сигналов.
Другой особенностью биологии этих животных является прекрасно развитое обоняние. Они способны распознавать малейшие концентрации различных веществ, которые не заметит ни один прибор. По запахам членистоногие ориентируются в пространстве — они могут за несколько километров учуять еду или других представителей своего вида. Многие из них также общаются при помощи феромонов — особых пахучих веществ, которые могут показать путь, предупредить об опасности, отпугнуть или привлечь насекомое. Не менее развито обоняние и у водных представителей типа — они могут по запаху воду с небольшими концентрациями солей и минералов.
Органы осязания у членистоногих представляют собой волосинки, расположенные по всему телу. Этим обусловлена особенность их поведения, заключающаяся в стремлении контактировать с окружающей поверхностью как можно большей площадью своего тела. Она особенно развита у водных, грунтовых и паразитических форм жизни. Для них характерен тигмотаксис — ориентация в пространстве по тактильным ощущениям.
Другой интересный факт о членистоногих заключается в том, что органов чувств у них может быть больше пяти. Например, термиты могут воспринимать магнитные поля и меняют своё положение в улье, если находятся рядом с объектами, которые на них влияют.
Некоторые членистоногие также воспринимают радиоволны. Механизм и предназначение этой особенности пока что не выявлен.
Особенности поведения
Недавние исследование показали, что в поведении членистоногих прослеживаются многие особенности, ранее приписывающиеся исключительно позвоночным. Особенно это выражается в социальном поведении, таком как брачные игры и забота о детёнышах. Наряду с инстинктами, у них прослеживаются и более сложные формы ответа на раздражитель. Насекомые способны вырабатывать условные рефлексы и индивидуальные навыки. Например, пчёлы могут «учить» друг друга находить наиболее подходящие для опыления растения.
Следование инстинктам глубоко заложено в членистоногих, они продолжают делать это, даже когда такое поведение становится нецелесообразным или опасным. Хорошим примером может послужить привычка мотыльков лететь на свет, что часто приводит к их гибели из-за ожогов об электрические лампы.
Помимо прямой положительной и отрицательной реакции на внешние раздражители, для членистоногих характерны так называемые кинезисы — усиление или ослабление подвижности в зависимости от условий. Например, они активно двигаются при ярком свете и замирают при тусклом. Этот инстинкт направлен на поиск подходящей среды, из которой животное не будет уходить, пока она не изменится.
Классификация членистоногих
Согласно гипотезе о наличии у членистоногих одного общего предка, они относятся к группе лобоподов вместе с первичнотрахейными и тихоходками. По этой классовой системе их делят на четыре подтипа:
- трилобитообразные — вымерли;
- паукообразные — пауки, клещи, скорпионы, мечехвосты, морские пауки;
- жвалоносные — ракообразные, к которым относится 8 классов животных, включая высших раков;
- неполноусые или трахейные — многоножки и насекомые.
В соответствии с гипотезой, по которой членистоногие произошли от разных предков, их делят на три отдельных типа:
- хелицеровые;
- ракообразные;
- трахейные.
Современная таблица типов и классов членистоногих активно пересматривается. Сравнительный анализ на молекулярном уровне показал, что насекомые ближе к ракообразным, чем к многоножкам и паукам. Предлагается их выделение в отдельную ветвь Pancrustacea.
Происхождение и эволюция
Окаменелости трилобитов — предполагаемых предков современных членистоногих — относятся в кембрийскому периоду, закончившемуся около 500 миллионов лет назад. К этому же временному отрезку принадлежат первые меченосцы, скорпионы, ногохвостки, ракообразные и крылатые насекомые. Предположительно, они произошли от одного или нескольких предков, обитающих на земле около миллиарда лет назад. Установлено, что первоначально они жили в воде.
Первыми современными членистоногими считаются многоножки, которые произошли от более примитивных малосегментных кольчатых червей. На это указывает членистость тела, брюшная нервная цепочка, строение кровеносной системы. В результате процесса эволюции, длившегося много миллионов лет, членистоногие приобрели гораздо более сложную организацию. В процессе ароморфоза у них образовался хитиновый покров, возникло деление тела на отделы, усложнился газообмен, усовершенствовались органы чувств и нервная система.
Значение для природы и человека
Членистоногие — самая многочисленная группа организмов, потому они составляют основу каждой экосистемы. Они — важное звено пищевой цепочки, без которого не могут существовать более крупные и высокоразвитые организмы. Помимо этого, они участвуют в опылении растений, образовании почвы, очищении среды за счёт поедания вредных веществ. Эти формы жизни — важный элемент биогеоценоза, влияющий на все его составляющие.
Для человека многие членистоногие являются объектом промысла. Их продукты их жизнедеятельности (например, мёд) употребляют в пищу, используют в парфюмерии, медицине, промышленности, создании текстиля (шелкопряды). Очень важна для человека и опыляющая функция, поскольку без неё не может существовать сельское хозяйство. Некоторые представители насекомых, паукообразных и ракообразных уничтожают вредителей, а иногда их используют в качестве домашних питомцев.
Членистоногие занимают важную роль как в природе, так и в жизни людей. Их особенности строения и другие характерные черты помогли им занять господствующую нишу в современных экосистемах.
