Внутреннее строение саранчовых

Пищеварительная система. Пищеварительный канал саранчовых в отличие от многих других насекомых очень короткий и лишь в редких случаях незначительно превышает длину тела. Он делится на следующие отделы, различные по внешнему и внутреннему строению: глотка, пищевод, зоб, мышечный желудок, средняя кишка, или собственно желудок, и задняя кишка.
Глотка и пищевод. Пища в зоб попадает через глотку и пищевод. На внутренней поверхности пищевода расположены продольные складни, которые на своей поверхности имеют шипики и щетинки; последние принимают участие в проведении пищи, облегчая и ускоряя ее прохождение :по пищеводу. Возможно, что щетинки играют роль вкусовых хеморецепторов.
Зоб. Накопление пищи происходит в зобе. Имеющиеся изнутри зоба крупные поперечные складки с рядами шипиков на них вероятно предназначены для перемешивания пищи и некоторой ее обработки перед подачей в мышечный желудок. Мышечный, или жевательный, желудок имеет довольно толстые мускулистые стенки, а изнутри снабжен 40—70 дентальными складками и сильно хитинизированными шипиками. Его роль заключается в механической обработке пищи путем тщательного перетирания и перемешивания, с последующим проталкиванием ее в среднюю кишку.
Кутикулярные структуры рассмотренных отделов пищеварительного канала весьма разнообразны и характерны для отдельных подсемейств и родов саранчовых и могут в связи с этим служить хорошим систематическим признаком.
Средняя кишка, или желудок. Представлена средняя кишка в виде короткого и почти прямого трубчатого образования. Наружная стенка средней кишки состоит из слоя продольных мышц, за которыми следует слой кольцевых мышц. Изнутри она выложена железистым эпителием, который выделяет пищеварительные ферменты.
В средней кишке происходит основной процесс пищеварения — обработка пищи ферментами, всасывание питательных веществ и подача непереваренных остатков в заднюю кишку. На переднем крае средней кишки расположены шесть сравнительно длинных слепых отростков, или дивертикул (у азиатской саранчи все они вместе взятые превышают длину ее тела в 2,6 раза). За счет дивертикул увеличивается поверхность эпителия средней кишки. Полагают, что они играют важную роль в пищеварительном процессе.
Задняя кишка. Посередине задняя кишка .имеет заметное сужение в виде перетяжки, которое делит ее на переднюю часть и прямую кишку, обычно несколько яйцевидно вздутую. Изнутри задняя кишка выстлана хитиновой интимой. Считается, что пищеварительные процессы в задней кишке не происходят и основная ее роль заключается в отсасывании воды из проходящих по ней пищевых остатков и проталкивании их к анальному отверстию для вывода наружу.
На границе между средней и задней кишкой находятся мальпигиевы сосуды — тонкие трубкообразные слепые отростки, число которых достигает 300. Стенки мальпигиевых сосудов состоят изнутри из слоя эпителиальных клеток, а снаружи покрыты базальной перепонкой. Мальпигиевы сосуды являются главнейшим органом выделительной системы. Кроме того, в их функцию входит накапливание некоторых витаминов, например витамина B2, и, видимо, выделение отдельных ферментов.
Исследования показывают, что у саранчовых, в зависимости от их видовой принадлежности, пола, возраста и ряда других причин, обычно усваивается примерно 23—78% поедаемой ими пищи. Нет сомнения, что такое сравнительно слабое усвоение корма и является одной из основных причин их прожорливости. Например, известно, что личинки саранчовых в течение суток съедают в 2—2,5 раза больше корма, чем вес их тела.
Дыхательная система. Представляет собой целый комплекс ветвящихся трахейных трубочек, пронизывающих все тело саранчового и открывающихся наружу 10 парами дыхалец (2 пары на груди и 8 пар на брюшке). Мельчайшие разветвления трахей состоят из тончайших трахейных капилляров, или трахеол, а отдельные более крупные трахейные стволы на своем пути часто образуют заметные вздутия, именуемые воздушными мешками.
Пара довольно больших воздушных мешков имеется позади глаз и несколько меньшие в области ротовых частей (всего в голове насчитывается свыше 50 воздушных мешков).
В груди находится пара самых крупных воздушных мешков и пара сравнительно небольших, связанных с заднегрудными дыхальцами. В брюшке расположено восемь пар мешков, каждый из которых представляет собой ветвь дыхальцевой трахеи.
Внутренняя поверхность трахейной трубочки выложена хитиновой интимой, соответствующей кутикуле кожи. Интима образует нитевидные утолщения — тенидии, которые идут по стенке трахеи в виде спирали и придают ей определенную прочность и свойство не сплющиваться в случае давления на нее или при изгибах.
Трахеолы представляют собой тончайшие трахейные трубочки, диаметр которых не превышает 1 мм. Кроме того, в отличие от трахей нитевидные спиральные утолщения внутри трахеол отсутствуют. Трахеи и их разветвления оплетают отдельные органы и ткани тела, а трахеолы проникают внутрь отдельных клеток. Воздушные мешки представляют собой различного размера вздутия или расширения некоторых, обычно продольных, стволов трахей.
Дыхальца, или стигмы, имеют форму круглого или овального отверстия с несколько утолщенными краями. Они обладают фильтрующим воздух приспособлением в виде волосков и выростов, а также сложным запирающим аппаратом. Волоски и выросты предохраняют дыхательную систему от засорения при поступлении в нее воздуха, а запирающий аппарат может защитить организм саранчового от проникновения в него вместе с воздухом вредных парообразных или газообразных веществ.
Например, известно, что при очень высоких концентрациях некоторых фумигантов дыхальца моментально плотно запираются, в результате чего насекомое избегает отравления. В момент дыхания воздух через дыхальца вначале поступает в крупные трахейные каналы, а затем по разветвлениям трахей проникает в трахеолы, через которые в основном и осуществляется отдача кислорода клеткам и тканям.
Поступление воздуха в трахеи происходит обычно активно, в процессе дыхательных движений, производимых брюшком, которое в это время изменяет свой объем путем попеременного его удлинения или сокращения, либо в результате сжатия и расширения его в дорзо-вентральном направлении.
Перемещение воздуха из крупных трахейных каналов в более тонкие трахейные трубочки и трахеолы осуществляется главным образом за счет диффузии. Ритм дыхания зависит в значительной степени от температуры окружающей среды. Отмечено, что с повышением температуры воздуха число дыхательных движений в минуту у саранчовых увеличивается с 6 до 26 и более.
В процессе дыхания происходит не только поступление в организм воздуха, но и удаление углекислого газа и некоторых продуктов обмена веществ. Физиологическая сущность процесса дыхания заключается в том, что в результате взаимодействия проникшего внутрь тела кислорода с белками, жирами и углеводами происходит их окисление и распад, в процессе которых выделяются главным образом тепловая и механическая энергии, необходимые для поддержания жизнедеятельности организма. Окислительные реакции идут при участии особых окислительных ферментов — оксидаз.
Значение воздушных мешков не вполне выяснено. По мнению одних исследователей, они являются резерваторами воздуха, по данным друubх, с их помощью регулируется температура тела, а третьи полагают, что воздушные мешки улучшают аэродинамические свойства саранчовых при их .полете.
Кровеносная система. У саранчовых кровеносная система незамкнутая, т. е. кровь, пройдя по особому органу кровообращения — спинному сосуду, выливается в полость тела и далее, свободно перемещаясь по ней (вне сосудов), омывает находящиеся в ней органы. Спинной сосуд схематически представляет открытую на переднем конце и закрытую на заднем трубку, подвешенную на коротких тяжах к спинной стенке тела. Он делится на передний отдел — аорту, имеющую вид простой трубочки, и задний отдел, состоящий из ряда пульсирующих (перегоняющих кровь) камер, или собственно сердец.
Камеры сердца метамерны, отделены одна от другой направленными вперед клапанами, а к стенкам камер прикреплены мышцы. Каждая камера имеет по два боковых входных отверстия, называемых устьицами, или остиями, которые также снабжены клапанами, направпенными внутрь. Через устьица кровь из полости тела саранчового всасывается внутрь камер в момент их расширения, при сжатии проталкивается в аорту, а затем через нее выливается в передний отдел полости тела.
Клапаны устьиц в момент расширения камер открываются, во время их сжатия закрываются, а внутренние клапаны камер, отделяющих их друг от друга, работают в обратном порядке.
Кроме спинного сосуда, у основания усиков саранчовых располагается пара добавочных пульсирующих органов — головные ампулы, которые, как полагают некоторые исследователи, способствуют лучшему доступу крови в усики.
Кровь, или гемолимфа, состоит из жидкой плазмы и кровяных телец — гемоцитов. Плазма содержит неорганические соли, питательные вещества (белки, аминокислоты, жиры и углеводы), мочевую кислоту, ферменты, витамины, гормоны и пигменты. Реакция крови обычно слабо кислая или слабо щелочная, ее pH изменяется в пределах от 6,0 до 7,6.
Кровяные тельца представляют собой лишенные оболочки амебоидные бесцветные клетки, свободно плавающие в плазме. Их. форма, размеры и значение весьма многообразны и далеко недостаточно изучены. Полагают, что они играют защитную роль, извлекая из крови вредные для организма вещества.
Основной функцией крови саранчовых, видимо, является распределение по телу питательных веществ и обеспечение ими отдельных органов и тканей, а также освобождение организма от вредных продуктов обмена путем поглощения их и переноса к органам выделения. Кроме того, она, видимо, играет определенную роль в гуморальной регуляции, в борьбе с болезнетворными началами и при отпугивании некоторых хищников. Известно, что некоторые саранчовые с целью самозащиты выбрызгивают определенные количества крови.
Нервная система. Основой нервной системы являются нервные клетки — нейроны, которые имеют два вида отростков: 1) дендриты, представляющие собой довольно короткие древовидные отростки, ветвящиеся сразу же или вскоре после выхода из клетки, и 2) аксоны — довольно длинные отростки, разветвляющиеся лишь на конце.
План строения половой системы самцов и самок, несмотря на ряд существенных отличий, имеет много общего. У самцов она состоит из внешне непарного семенника, двух семепроводов, непарного семеизвергательного канала, придаточных половых желез и копулятивного аппарата.
Семенник состоит из сравнительно большого числа (от 14 до 250) тесно сближенных семенных трубочек — фолликулов. В верхней части фолликулов, или гермариев, формируются сперматозоиды, которые появляются в результате многократного деления сперматогоний — первичных семенных элементов.
Сформировавшиеся сперматозоиды из семенников перемещаются в семепроводы, а из них в семеизвергательный канал, где они формируются в сперматофоры (особые капсулы с порцией сперматозоидов), которые затем в момент спаривания выводятся наружу через копулятивный орган.
Копулятивный аппарат имеет весьма сложное строение и состоит из следующих частей: собственно копулятивного органа с прилегающими к нему структурами, основной складки и эпифаллуса. Помещается он в полости генитальной пластинки и прикрыт сверху мягким капюшоном. Придаточные половые железы открываются в семеизвергательный канал и выделяют секрет, в основном идущий на образование сперматофор.
Половая система самок представлена парой яичников, парным и непарным яйцеводами, семеприемником и парой трубчатых желез. Яичники, или гонады, состоят из ряда яйцевых трубок —фолликул, или овариол.
Яйцевые трубки, составляющие яичники, обычного для саранчовых паноистического типа, характеризующегося отсутствием между яйцевыми клетками питательных камер; развитие яиц идет за счет фолликулярных клеток, получающих питательные вещества непосредственно из полости тела.
В верхней части яйцевой трубки, или гермарии, осуществляется зарождение и размножение оогоний — первичных половых клеток, из которых образуются ооциты и питательные вещества, необходимые для формирования яиц.
В основной части яйцевых трубок, или виттеляриях, происходит окончательное созревание и оформление яиц вплоть до образования хориона. Созревшие яйца из фолликул поступают в парный яйцевод, затем в непарный и из него через половое отверстие выходят наружу.
Семеприемник, обычно представленный в виде довольно длинного трубкообразного слепого отростка, открывается в верхней стенке генитальной полости над половым отверстием. Оплодотворение яиц (проникновение в них сперматозоида) осуществляется в момент, когда они проходят отверстие семеприемника.
Трубчатые железы (сравнительно длинные слепые отростки) расположены в верхней части парного яйцевода, открываясь по одной в каждый из его проходов, они выделяют секрет, который, сопутствуя яйцам, видимо, облегчает прохождение их по яйцеводам, а при выходе их наружу поступает на образование кубышки.
Отдельные органы половой системы по своей форме являются весьма разнообразными не только у разных групп или родов саранчовых, но часто и у близких их видов, что обязательно учитывается систематиками.
Особенности строения половых органов саранчовых, с целью диагностики этих насекомых, впервые в 1925 г. успешно были применены С.П. Тарбинским, а в дальнейшем ими стали широко пользоваться многие отечественные и зарубежные систематики-акридологи.
Степень развития половой системы может служить хорошим критерием при определении возраста саранчи и времени откладки ею кубышек, что имеет важное практическое значение.
Более подробные сведения о наружном и внутреннем строении тела саранчовых, а также о роли отдельных органов в жизни этих насекомых дали Г.Я. Бей-Биенко, Г.Я. Бей-Биенко и Л.Л. Мищенко, С.П. Тарбинский, Б. П. Уваров и др.