Государственное бюджетное образовательное учреждение города Москвы Специальная (коррекционная) общеобразовательная

Государственное бюджетное образовательное учреждение
города Москвы
Специальная (коррекционная) общеобразовательная
школа-интернат IV вида № 2
Проектно-исследовательская работа
по теме:
Морфологические особенности
различных типов конечностей
насекомых в зависимости от их
образа жизни и среды обитания
Авторы проекта:
Дроботов Андрей, учащийся 8 класса
Захаров Даниил, учащийся 8 класса
Руководитель:
Лютов Валентин Николаевич,
учитель биологии
Москва
1
2015
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………. стр. 3
Теоретическая часть…………………………………………….. стр. 3-4
Практическая часть……………………………………………... стр. 5-10
Выводы…………………………………………………………... стр. 11
Литература………………………………………………………. стр. 12
2
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Из всех организмов, составляющие пять царств живой природы, класс
насекомых при всей своей исключительной многочисленности – наименее
изученная группа. Школьный курс биологии животных, к сожалению, не
предусматривает достаточно подробного изучения внешнего строения
насекомых. А ведь разнообразие ротовых органов, конечностей, усиков и
крыльев даёт ключ к пониманию того, почему эти беспозвоночные заселили
все возможные (и невозможные!) экологические ниши, оттеснив таких
«любимчиков эволюции», как рептилий, птиц и даже млекопитающих.
Цель
Выявление особенностей внешнего строения различных типов конечностей
насекомых в зависимости от среды обитания и образа жизни.
Гипотеза
Мы предполагаем, что в процессе эволюции приспособления (адаптации) к
определённой среде обитания и образу жизни затрагивают все аспекты
биологических особенностей организма, в том числе и морфологические.
Задачи
1. Сбор и анализ научной информации по теме проектно-исследовательской
работы.
2. Изучение и сравнение разных типов конечностей насекомых.
3. Анализ полученных результатов и выводы.
Объект исследования
Насекомые, живущие в различных средах обитания и ведущие определённый
образ жизни.
Предмет исследования
Различные типы конечностей насекомых.
Методы исследования
1. Эмпирический – наблюдение, сравнение.
2. Теоретический – обобщение результатов, их анализ и выводы.
3
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Конечности
насекомых,
представляющие
систему
подвижно
соединённых друг с другом рычагов с большим числом степеней свободы,
способны развивать значительную силу, совершать точные, довольно
сложные и разнообразные движения.
Отдельные членики конечностей могут двигаться один относительно
другого в различных плоскостях. Это возможно потому, что соединения
между ними по строению напоминают суставы позвоночных животных.
Конечности насекомых всегда состоят из одного ряда члеников, в
которых мы отличаем от основания к концу ноги: 1) тазик, или ляжку –
широкий основной членик; 2) вертлуг; 3) бедро – самый толстый членик
ноги; 4) голень – обычно самый длинный из члеников; 5) лапку, состоящую
из разного числа (максимально до 5) очень маленьких члеников. Последний
из них несёт два (реже один) коготка.
Наверное, не существует сред обитания, которые не заселяли бы
насекомые. Это и разнообразные участки суши, все типы водоёмов, почва,
организмы других существ.
Всё многообразие строения ног насекомых можно уложить в восемь
основных типов, специфические функции которых отражены в их названиях.
Бегательные ноги. Этот тип ног – самый распространённый в классе
насекомых. Он встречается прежде всего у насекомых, утративших
4
способность к полёту и преодолевающих открытые пространства твёрдого
грунта, например у таракана и жужелицы. Такое же строение ноги у
комнатной мухи, у которой бег сочетается с полётом.
Ходильные ноги. Данный тип ног предназначен для ходьбы
или
ползания по ограниченному пространству. Ходильные ноги характерны для
многих отрядов насекомых, например, для таких самых многочисленных, как
жесткокрылые (жуки) и чешуекрылые (бабочки).
Прицепные ноги. Они служат для прикрепления к волосу или нити.
Они защемляют, как клещами, волос хозяина (человека, млекопитающих).
Такими ногами обладают вши. Для них фиксация на теле хозяина важнее
передвижения.
Прыгательные
ноги.
Они,
как
нельзя
лучше,
подходят
для
мгновенного преодоления значительного пространства и характерны только
для третьей пары. Такое строение ног характеризует в основном два отряда:
прямокрылых
–
саранчовых
и
кузнечиков,
преодолевающих
густой
травостой, и блох, перемещающихся на большие расстояния в поисках
хозяина для кровососания.
Плавательные ноги. Этот тип ног характерен для насекомых с водным
образом жизни. К числу насекомых с плавательными ногами относится
семейство жуков-плавунцов, а из отряда клопов – гладыш и гребляк.
Хватательные ноги. Эти конечности характерны для хищных
насекомых и предназначены для схватывания добычи. Как правило, они
передние. Хватательные ноги встречаются у богомолов.
Роющие (копательные) ноги. Этот тип конечностей приспособлен к
разгребанию
твёрдого
субстрата
(почвы,
навоза)
или
выгребанию
измельчённой древесины. Такие ноги характерны для навозников, короедов,
а также медведки, живущей в почве.
Собирательные
ноги.
Эти ноги предназначены для
сбора и
транспортировки пыльцы, которая необходима для выкармливания личинок.
Встречаются, в основном, у пчёл.
5
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Методика исследования
Материалы и оборудование:
 Коллекция «Настоящие насекомые и их знакомые» в акриле
 Коллекция «Конечности насекомых» в акриле
 Электронная лупа ONYX Freedom Scientific
 3D-микроскоп Carl Zeiss Jena + светодиодный осветитель LED64T + цифровая камера для микроскопа DCM 510 (5 M pixels)
 Цифровой фотоаппарат SONY NEX 3N + телескопический
объектив SONY Optical Steady Shot
Фотосъёмка насекомых производилась с помощью электронной лупы и
цифрового фотоаппарата с телескопическим объективом, а фотосъёмка
конечностей насекомых – с использованием 3D-микроскопа со светодиодным
осветителем и цифровой камеры.
Бегательные ноги
Слева – гигантский муравей-древоточец (Camponotus gigas), справа –
бегательная нога рыжего таракана, или прусака (Blattella germanica).
Ноги очень длинные, можно даже сказать, изящные, почти соразмерны
длине туловища. Морфология ноги отличается пропорциональным развитием
всех её элементов – бедра, голени и лапки. Лапка длинная, с хорошо
развитыми цилиндрической формы члениками. Благодаря такому строению
насекомые быстро передвигаются по твёрдому субстрату, проворно
скрываясь в случае опасности.
6
Ходильные ноги
Слева – жук-усач (Moechotypa diphysis), справа – ходильная нога
клеверного долгоносика-семяеда (Apion apricans Hbst).
Эти конечности заметно короче туловища. Сохраняя сходство с
предыдущим типом, ходильные ноги отличаются по строению лапки.
Последняя сильно развита, по сравнению с голенью и даже бедром, нижняя
поверхность её уплощена и преобразована в подошву, которая покрыта
волосками или щетинками.
Прыгательные ноги
Слева – самка и самец шароголового кузнечика (Bradyporidae ), справа
– прыгательная нога зелёного кузнечика (Tettigonia viridissima).
7
Прыгательными является только третья пара ног, они значительно
длиннее и сильнее первой и второй пар, которые по строению ближе к
ходильным. Бёдра удлинены и утолщены, так как именно на них приходится
основная нагрузка при отталкивании. Удлинены и голени, хотя они не так
хорошо развиты, как бёдра.
Плавательные ноги
Слева – гигантский водяной клоп (Lethocerus sp. ), справа –
плавательная нога плавунца окаймлённого (Dytiscus marginalis).
Плавательными, по сути, являются первая и третья пары ног. Третья –
самая развитая. В некоторых участках плавательной ноги сочленение
утратило подвижность, и поэтому её движение сходно с движением весла.
Лапка, а нередко и голень, уплощены и густо покрыты длинными волосками,
которые при вынесении ноги вперёд прижимаются к ней, а при ударе же
назад волоски расправляются и создают большую гребную поверхность.
Хватательные ноги
8
Слева – индийский цветочный богомол (Creobroter gemmatus), справа –
хватательная нога богомола обыкновенного (Mantis religiosa).
Хватательными является первая пара ног, вторая и третья – ходильные.
Этот тип ног преобразован в хватательный аппарат, устроенный по принципу
складного ножа. Бедро и голень удлинены и усажены по краю зубцами;
голень прижимается к бедру и зажимает добычу.
Роющие (копательные) ноги
Слева – медведка дальневосточная (Gryllotalpa orientalis), справа –
копательная нога медведки обыкновенной (Gryllotalpa gryllotalpa).
Роющими лопатообразными
ногами
является первая пара, все
элементы которой (в основном, бедро и голень) укорочены и расширены, с
довольно большими шипообразными выростами, почти как у эскаваторного
9
ковша. Лапка более или менее редуцирована, а иногда отсутствует
полностью.
Собирательные ноги
Слева – пчела-плотник (Xylocopa), справа собирательная нога пчелы
медоносной (Ápis melliféra).
Собирательными являются ноги третьей пары, первая и вторая пары –
ходильного типа. Внешняя сторона голени задней ноги голая, без щетинок.
На обоих краях всей голени есть многочисленные длинные изогнутые
волоски, которые образуют боковые стенки корзиночки, дном для которой
служит голая поверхность голени. Первый членик лапки расширен и на
внутренней стороне несёт щёточку, густо покрытую волосками. С помощью
щёточки пчела вычёсывает пыльцу со всего тела в корзиночку, формируя в
ней пыльцевой комок.
10
ВЫВОДЫ
1. Освоение насекомыми всех сред обитания – наземно-воздушной,
почвенной, водной и даже тел других живых организмов было бы
невозможно
без
соответствующих
адаптивных
видоизменений
их
конечностей (наряду с различными типами ротовых органов, усиков и
крыльев).
2. Различные типы конечностей различаются между собой морфологией
элементов, составляющих данную конечность.
3. Эволюция конечностей высших беспозвоночных – насекомых, шла, по
всей видимости, параллельно с эволюцией конечностей позвоночных, что
доказывается
их
единым
круглоротых,
ланцетников
планом
и
рыб,
строения.
разумеется)
Позвоночные
–
бедро,
(кроме
подвижно
сочленённое со скелетом туловища тазобедренным суставом, голень и
стопа с пальцами; беспозвоночные – тазик, вертлуг, бедро, голень и лапка
с коготками. Вертлуг – элемент, отсутствующий у позвоночных, но
присутствующий,
и
весьма
кстати,
у
беспозвоночных
в
качестве
дополнительного рычага, обеспечивающего большую подвижность ноги. Ну,
а лапка с коготками аналогична стопе с пальцами.
11
ЛИТЕРАТУРА
1. Г.Я. Бей-Биенко. Общая энтомология. М.,1980.
2. Н.В. Бондаренко, А.Ф.Глущенко. Практикум по общей энтомологии.
Л., 1972.
3. Жизнь животных, в 7 тт., т. 3. Под редакцией М.С.Гилярова. М.,
Просвещение, 1984.
12