Вопрос 1. Какие особенности строения характерны для представителей класса паукообразных?
Особенности строения паукообразных:
тело разделено на головогрудь и брюшко;
усиков нет;
на головогруди 4 пары ходильных ног; еще две пары конечностей преобразованы в педипальпы, служащие для захвата и удерживания добычи, и хелицеры - орудия для измельчения и раздавливания пищи;
конечностей на брюшке нет;
имеется наружный хитиновый скелет;
органы дыхания могут быть двух типов и присутствовать совместно или раздельно: легочные мешки и трахеи;
выделительная система представляет собой пару большей частью ветвящихся мальпигиевых сосудов - трубчатых канальцев, образованных за счет впячивания средней кишки;
кровеносная система незамкнутая;
нервная система образована брюшной нервной цепочкой; надглоточный нервный узел, имеет более сложное строение, чем у ракообразных;
глаза простые.
Вопрос 2. Из каких отделов состоит тело паука; скорпиона?
Тело паука состоит из несегментированных головогруди и брюшка, соединенных тонким стебельком.
В теле скорпиона различают головогрудь и брюшко, состоящее из члеников.
Вопрос 3. Сколько конечностей у паука? Как они называются и какую функцию выполняют?
Головогрудь несет шесть пар конечностей. Хелицеры - первая пара конечностей, состоящая из 2–3 члеников, заканчиваются клешней, крючком или стилетом. Педипальпы (ногочелюсти, ногощупальца) - вторая пара конечностей - могут выполнять несколько функций: органа осязания, нижней челюсти, ходильных ног, клешней для захвата пищи; самцы могут использовать их как совокупительный аппарат. Четыре последние пары конечностей - ходильные ноги. Ноги пауков оканчиваются гребенчатыми коготками, которые необходимы для изготовления паутины. Брюшные конечности преобразованы в паутинные бородавки.
Вопрос 4. Какие органы чувств есть у паука?
Очень важные для паукообразных механические осязательные раздражения воспринимаются различно устроенными чувствительными волосками, которые особенно многочисленны на педипальпах. Органы зрения представлены простыми глазами, у пауков чаще всего 8 глаз.
Вопрос 5. Как происходит развитие паукообразных?
У подавляющего большинства паукообразных развитие прямое. Только у клещей развитие идет с метаморфозом. (Метаморфоз - глубокое преобразование строения организма, в процессе которого личинка превращается во взрослую особь.) Паукообразные раздельнополы. Имеется половой диморфизм. У паукообразных появилось (в связи с сухопутным образом жизни) внутреннее оплодотворение. Самец педипальпами вводит сперму в семяприемники самки, сперматозоиды оплодотворяют яйцеклетки в матке, находящейся в брюшке. Большинство паукообразных откладывает крупные, богатые желтком, защищенные паутинным коконом яйца. В коконе происходит эмбриональное развитие, по завершению которого из кокона выходят мелкие паучата.
Вопрос 6. Составьте таблицу «Сравнительная характеристика ракообразных и пауков» (работа в малых группах).
Сравнительная характеристика ракообразных и пауков
Вопрос 7. Охарактеризуйте медицинское значение клещей.
Большинство клещей, имеющих медицинское значение, являются кровососущими. Животными – прокормителями клещей служат млекопитающие, птицы и рептилии.
Вместе с кровью хозяина в организм клеща проникают возбудители различных заболеваний, которые при переходе на другого прокормителя могут передаваться ему, что способствует циркуляции возбудителей заболеваний. Срок жизни клещей довольно продолжителен – от 6 месяцев до 20-25 лет.
Слюна клещей обладает местным раздражающим и общетоксическим действием. Массовые нападения клещей могут быть причиной не только поражений кожи, но и тяжелых лихорадочных состояний и нервных расстройств. Особенную опасность представляет способность клещей быть переносчиками возбудителей заболеваний.
Наибольшее значение с точки зрения медицины имеют клещи семейства иксодовых и аргазовых, а также чесоточный клещ семейства акариформных.
Вопрос 8. В чём суть частично наружного пищеварения у пауков?
Пищеварение у пауков частично внеполостное. Поэтому в сложной пищеварительной системе, со множеством специализированных отделов, у них нет необходимости. В пищеварительной системе пауков различают глотку и кишку, которая заканчивается анальным отверстием. В тело убитой добычи паук впрыскивает секрет слюнных желез, обладающий способностью расщеплять белки. Происходит наружное (вне тела паука) переваривание пищи в жидкую кашицу, всасываемую затем пауком.
Органы чувств Arachnida разнообразны. Очень важные для паукообразных механические, осязательные раздражения воспринимаются различно устроенными чувствительными волосками, которые особенно многочисленны на педипальпах. Специальные волоски - трихоботрии, расположенные на педипальпах, ногах и поверхности туловища, регистрируют колебания воздуха. Так называемые лировидные органы, представляющие собой небольшие щели в кутикуле, к перепончатому дну которых подходят чувствительные отростки нервных клеток, являются органами химического чувства и служат для обоняния.
Органы зрения представлены простыми глазами, которые имеются у большинства паукообразных. Они расположены на дорзальной поверхности головогруди и обычно их бывает несколько: 12, 8, 6, реже 2. У скорпионов, например, имеется пара срединных более крупных глаз и 2 - 5 пар боковых. У пауков чаще всего 8 глаз, расположенных обычно в две дуги, причем средние глаза передней дуги крупнее остальных. Скорпионы узнают себе подобных лишь на расстоянии в 2 - 3 см, а некоторые пауки - за 20 - 30 см. У пауков - скакунов (сем. Salticidae) зрение играет особенно важную роль: если самцам замазать глаза непрозрачным асфальтовым лаком, то они перестают различать самок и производить характерный для периода спаривания "любовный танец".
Представители паукообразных - это восьминогие сухопутные членистоногие, у которых тело разделено на два отдела - головогрудь и брюшко, соединенные тонкой перетяжкой или слитые. У паукообразных нет усиков. На головогруди располагаются шесть пар конечностей - две передние пары (ротовые органы), которые служат для захвата и измельчения пищи, и четыре пары ходильных ног. На брюшке ног нет. Органами дыхания у них являются легкие и трахеи. Глаза у паукообразных простые. Паукообразные - раздельнополые животные. Класс Паукообразные включает более 60 тыс. видов. Длина тела различных представителей этого класса от 0,1 мм до 17 см. Они широко распространены по земному шару. Большинство из них - наземные животные. Среди клещей и пауков есть вторичноводные формы.
Биологию паукообразных можно рассмотреть на примере паука-крестовика.
Внешнее строение и образ жизни. Паука-крестовика (названного так за крестообразный рисунок на спинной стороне тела) можно обнаружить в лесу, саду, парке, на оконных рамах деревенских домов и дач. Основную часть времени паук сидит в центре своей ловчей сети из клейкой нити - паутины.
Тело паука состоит из двух отделов: небольшой вытянутой головогруди и более крупного шарообразного брюшка (рис. 90). Брюшко отделено от головогруди узкой перетяжкой. На переднем конце головогруди сверху есть четыре пары глаз, а снизу пара крючкообразных твердых челюстей - хелицер. Ими паук хватает свою жертву. Внутри хелицер имеется канал. По каналу яд из ядовитых желез, расположенных у их основания, поступает в тело жертвы. Рядом с хелицерами находятся короткие, покрытые чувствительными волосками органы осязания - ногощупальца. Четыре пары ходильных ног расположены по бокам головогруди. Тело покрыто легким, прочным и довольно эластичным хитиновым покровом. Как и раки, пауки периодически линяют, сбрасывая хитиновый покров. В это время они растут.
Рис. 90. Внешнее строение паука: 1 - ногощупальце; 2 - нога; 3 - глаз; 4 - головогрудь; 5 - брюшко
На нижнем конце брюшка имеются три пары паутинных бородавок, вырабатывающих паутину (рис. 91), - это видоизмененные брюшные ножки.
Рис. 91. Ловчие сети различных видов пауков (А) и строение (при увеличении) паутинной нити (Б)
Выделяющаяся из паутинных бородавок жидкость мгновенно твердеет на воздухе и превращается в прочную паутинную нить. Различные части паутинных бородавок выделяют паутину разных типов. Паутинные нити различаются по толщине, прочности, клейкости. Различные типы паутины паук использует для строительства ловчей сети: в ее основании более прочные и не липкие нити, а концентрические нити - более тонкие и липкие. Пауки используют паутину для укрепления стенок своих убежищ и для изготовления коконов для яиц.
Пищеварительная система паука состоит из рта, глотки, пищевода, желудка, кишки (рис. 92). В средней кишке длинные слепые выросты увеличивают ее объем и поверхность всасывания. Непереваренные остатки выводятся наружу через анальное отверстие. Паук-крестовик не может питаться твердой пищей. Поймав добычу, например какое-нибудь насекомое, с помощью паутины, он убивает его ядом и впускает в его тело пищеварительные соки. Под их влиянием содержимое пойманного насекомого разжижается, и паук высасывает его. От жертвы остается только пустая хитиновая оболочка. Такой способ пищеварения называется внекишечным.
Рис. 92. Внутреннее строение паука-крестовика: 1 - ядовитая железа; 2 - рот и пищевод; 3 - желудок; 4 - сердце; 5 - легочный мешок; 6" - половая железа; 7 - трахеи; 8 - паутинная железа; 9 - кишка; 10 - мальпигиевы сосуды; 11 - выросты кишечника
Дыхательная система. Органы дыхания у паука - легкие и трахеи. Легкие, или легочные мешки, располагаются снизу, в передней части брюшка. Эти легкие развились из жабр далеких предков пауков, обитавших в воде. У паука-крестовика две пары неветвящихся трахей - длинных трубочек, доставляющих кислород к органам и тканям. Располагаются они в задней части брюшка.
Кровеносная система у пауков незамкнутая. Сердце имеет вид длинной трубочки, расположенной на спинной стороне брюшка. От сердца отходят кровеносные сосуды.
У паука, как и у ракообразных, полость тела имеет смешанную природу - в ходе развития она возникает при соединении первичной и вторичной полостей чела. В теле циркулирует гемолимфа.
Выделительная система представлена двумя длинными трубочками - мальпигиевыми сосудами.
Одним концом мальпигиевы сосуды слепо заканчиваются в теле паука, другим открываются в задний отдел кишечника. Через стенки маль-пигиевых сосудов выходят вредные продукты жизнедеятельности, которые потом выводятся наружу. В кишечнике происходит всасывание воды. Таким образом пауки экономят воду, поэтому могут жить в сухих местах.
Нервная система паука состоит из головогрудного нервного узла и отходящих от него многочисленных нервов.
Размножение. Оплодотворение у пауков внутреннее. Самец переносит сперматозоиды в половое отверстие самки при помощи особых выростов, расположенных на передних ногах. Самка через некоторое время после оплодотворения откладывает яйца, оплетает их паутиной и формирует кокон (рис. 93).
Рис. 93. Самка паука с коконом (А) и расселение паучков (Б)
Из яиц развиваются маленькие паучки. Осенью они выпускают паутинки, и на них, как на парашютах, разносятся ветром на большие расстояния - происходит расселение пауков.
Многообразие паукообразных. Кроме паука-крестовика к отряду Паукиотносятся еще около 20 тыс. видов (рис. 94). Значительное число пауков строят из паутины ловчие сети. Y разных пауков паутины различаются по форме. Так, у домового паука, обитающего в жилье человека, ловчая сеть напоминает воронку, у ядовитого, смертельно опасного для человека каракурта ловчая сеть напоминает редкий шалаш. Среди пауков встречаются и такие, которые не строят ловчих сетей. Например, пауки-бокоходы сидят в засаде на цветках и поджидают прилетающих туда мелких насекомых. Эти пауки обычно ярко окрашены. Пауки-скакунчики способны прыгать и таким образом ловить насекомых.
Рис. 94. Разнообразные пауки: 1 - паук-крестовик; 2 - каракурт; 3 - паук-полк; 4 - паук-краб; 5 - тарантул
Пауки-волки бродят повсюду, разыскивая добычу. А некоторые пауки сидят в норках в засаде и нападают на проползающих поблизости насекомых. К ним принадлежит крупный паук, обитающий на юге России, - тарантул. Укусы этого паука для человека болезненны, но не смертельны. К Сенокосцам относятся очень длинноногие паукообразные (около 3500 видов) (рис. 95, 2). Головогрудь у них нечетко отделена от брюшка, хелицеры слабые (поэтому сенокосцы питаются мелкой добычей), глаза располагаются в виде «башенки» сверху головогруди. Сенокосцы способны к самокалечению: когда хищник хватает сенокосца за ногу, он отбрасывает эту конечность, а сам убегает. Причем оторванная нога продолжает сгибаться и разгибаться - «косить».
Скорпионы хорошо представлены в субтропиках и пустынях небольшими животными длиной 4-6 см (рис. 95, 3). В тропиках обитают крупные скорпионы длиной тела до 15 см. Тело скорпиона, как и у паука, состоит из головогруди и брюшка. Брюшко имеет неподвижную и широкую переднюю часть и узкую, длинную подвижную заднюю. На конце брюшка имеется вздутие (там расположена ядовитая железа) с острым крючком. Им скорпион убивает свою добычу и защищается от врагов. Для человека укол крупного скорпиона ядовитым жалом очень болезненный, может привести к смерти. Хелицеры и ногощупальца у скорпионов имеют форму клешней. Однако клешни-хелицеры маленькие, а клешни-ногощупальца очень большие и напоминают клешни раков и крабов. Всего насчитывают около 750 видов скорпионов.
Рис. 95. Различные представители паукообразных: 1 - клещ; 2 - сенокосец; 3 - скорпион; 4 - фаланга
Клещи. Клещей насчитывают более 20 тыс. видов. Длина их тела обычно не превышает 1 мм, очень редко - до 5 мм (рис. 95, 1 и 96).
В отличие от других паукообразных у клещей тело не разделено на головогрудь и брюшко. У клещей, которые питаются твердой пищей (микроскопическими грибами, водорослями и т. д.), челюсти грызущего типа, а у питающихся жидкой пищей они образуют колюще-сосущий хоботок. Обитают клещи в почве, среди опавших листьев, на растениях, в воде и даже в домах человека. Питаются они гниющими растительными остатками, мелкими грибами, водорослями, беспозвоночными, сосут соки растений, в жилых помещениях людей микроскопические клещики питаются сухими органическими остатками, содержащимися в пыли.
Рис. 96. Иксодовый клещ
Значение паукообразных. Паукообразные играют большую роль в природе. Известны среди них и растительноядные, и хищники, которые поедают других животных. Паукообразными, в свою очередь, питаются многие животные: хищные насекомые, птицы, звери. Почвенные клещи участвуют в почвообразовании. Некоторые клещи являются переносчиками тяжелых заболеваний животных и человека.
Паукообразные - первые наземные членистоногие, освоившие почти все условия обитания. Тело их состоит из головогруди и брюшка. Они хорошо приспособлены к жизни в наземно-воздушной среде: имеют плотные хитиновые покровы, обладают легочным и трахейным дыханием; экономят воду, играют важную роль в биоценозах, имеют важное значение для человека.
Упражнения по пройденному материалу
- Назовите признаки внешнего строения паукообразных, отличающие их от других представителей членистоногих
- На примере паука-крестовика расскажите о способах добывания и переваривания пищи. Как связаны эти процессы с внутренней организацией животного?
- Дайте характеристику строения и деятельности основных систем органов, подтверждающих более сложную организацию паукообразных по сравнению с кольчатыми червями.
- Какое значение имеют паукообразные (пауки, клещи, скорпионы) в природе и жизни человека?
И ) могут достигать 20 см в длину. Ещё большими размерами обладают некоторые пауки-птицееды .
Традиционно в теле паукообразных выделяют два отдела - просому (головогрудь) и опистосому (брюшко). Просома состоит из 6 сегментов, несущих по паре конечностей: хелицеры, педипальпы и четыре пары ходильных ног. У представителей разных отрядов строение, развитие и функции конечностей просомы отличаются. В частности, педипальпы могут использоваться как чувствительные придатки, служить для захвата добычи (), выступать в качестве копулятивных органов (). У ряда представителей одна из пар ходных ног не используется для передвижения и берёт на себя функции органов осязания. Сегменты просомы плотно соединены друг с другом, у некоторых представителей их спинные стенки (тергиты) сливаются между собой образуя карапакс. У слившиеся тергиты сегментов образуют три щитка: пропельтидий, мезопельтидий и метапельтидий.
Опистосома исходно состоит из 13 сегментов, первые семь из которых могут нести видоизменённые конечности: лёгкие,гребневидные органы, паутинные бородавки или половые придатки. У многих паукообразных сегменты просомы сливаются друг с другом, вплоть до потери внешней сегментации у большинства пауков и клещей .
Покровы
Паукообразные несут относительно тонкую хитиновую кутикулу, под которой находится гиподерма и базальная мембрана. Кутикула предохраняет организм от потери влаги при испарении, поэтому паукообразные заселили самые засушливые районы земного шара. Прочность кутикуле придают белки, инкрустирующие хитин.
Органы дыхания
Органами дыхания служат трахеи (у , и некоторых ) или так называемые легочные мешки (у и ), иногда те и другие вместе (у ); у низших же паукообразных обособленных органов дыхания не имеется; эти органы открываются наружу на нижней стороне брюшка, реже - и головогруди, одной или несколькими парами дыхательных отверстий (stigma).
Легочные мешки являются более примитивными структурами. Считается, что они произошли в результате видоизменения брюшных конечностей в процессе освоения наземного образа жизни предками паукообразных, при этом конечность впятилась в брюшко. Легочный мешок у современных паукообразных представляет собой углубление в теле, его стенки образуют многочисленные листовидные пластинки с обширными лакунами, заполненными гемолимфой. Через тонкие стенки пластинок происходит газообмен между гемолимфой и воздухом, поступающим в легочный мешок через отверстия дыхалец, расположенных на брюшке. Легочное дыхание имеется у скорпионов (четыре пары легочных мешков), жгутоногих (одна или две пары) и низкоорганизованных пауков (одна пара).
У лжескорпионов, сенокосцев, сольпуг и некоторых клещей органами дыхания служат трахеи, а у большинства пауков (кроме самых примитивных) одновременно имеются и легкие (сохраняется одна - передняя пара) и трахеи. Трахеи представляют собой тонкие ветвящиеся (у сенокосцев) или неветвящиеся (у лжескорпионов и клещей) трубочки. Они пронизывают внутри тело животного и открываются наружу отверстиями стигм на первых сегментах брюшка (у большинства форм) или на I сегменте груди (у сольпуг). Трахеи лучше приспособлены к воздушному газообмену, чем легкие.
У некоторых мелких клещей специализированные органы дыхания отсутствуют, у них газообмен осуществляется, как и у примитивных беспозвоночных, через всю поверхность тела.
Нервная система и органы чувств
Нервная система паукообразных отличается разнообразием строения. Общий план её организации соответствует брюшной нервной цепочке, однако имеется ряд особенностей. В головном мозге отсутствует дейтоцеребрум, что связано с редукцией придатков акрона - антеннул, которые иннервируются этим отделом мозга у ракообразных, многоножек и насекомых. Сохраняются передний и задний отделы головного мозга - протоцеребрум (иннервирует глаза) и тритоцеребрум (иннервирует хелицеры).
Ганглии брюшной нервной цепочки часто концентрируются, образуя более или менее выраженную ганглиозную массу. У сенокосцев и клещей все ганглии сливаются, образуя кольцо вокруг пищевода, однако у скорпионов сохраняется выраженная брюшная цепочка ганглиев.
Органы чувств у паукообразных развиты по-разному. Наибольшее значение для пауков имеет осязание. Многочисленные осязательные волоски - трихоботрии - в большом количестве рассеяны по поверхности тела, особенно их много на педипальпах и ходильных ногах. Каждый волосок подвижно прикреплен ко дну специальной ямки в покровах и соединен с группой чувствительных клеток, которые находятся у его основания. Волосок воспринимает малейшие колебания воздуха или паутины, чутко реагируя на происходящее, при этом паук способен по интенсивности колебаний различать природу раздражающего фактора.
Органами химического чувства служат лировидные органы, которые представляют собой щели в покровах длиной 50-160 мкм, ведущие в углубление на поверхности тела, где находятся чувствительные клетки. Лировидные органы рассеяны по всему телу.
Органами зрения паукообразных являются простые глаза, количество которых у разных видов варьирует от 2 до 12. У пауков они расположены на головогрудном щите в виде двух дуг, а у скорпионов одна пара глаз располагается спереди и ещё несколько пар - по бокам. Несмотря на значительное количество глаз, зрение у паукообразных слабое. В лучшем случае они способны более или менее отчетливо различать предметы на расстоянии не более 30 см, а большинство видов - и того меньше (например, скорпионы видят только на расстоянии несколько см). Для некоторых бродячих видов (например, пауков-скакунов) зрение более важно, поскольку с его помощью паук высматривает добычу и различает особей противоположного пола.
Ноги паука состоят из 7 члеников: тазика (coxa), вертлуга (trochanter), бедра (femus), двучленистой голени (tibia) и двучленистой лапки (tarsus). Лапка заканчивается гребенчатыми коготками, используемыми при постройке паутинной сети. Крупное брюшко крестовика не сегментировано и покрыто кожистой эластичной кутикулой.
Следы сегментации усматриваются только в расположении элементов характерного крестообразного рисунка брюшка и в наличии видоизмененных конечностей — легких и паутинных бородавок. Судя по строению эмбриона, брюшко высших пауков образовано пятью слитыми сегментами (не считая 1-й—стебелек); пара легких принадлежит 2-му сегменту, а две пары паутинных бородавок—4-му и 5-му сегментам; третья (медиальная) пара бородавок обособляется от второй.
Наружный покров паука состоит, как обычно у членистоногих, из содержащей хитин кутикулы и подстилающего ее эпителиального слоя клеток — гиподермы. Под наружным покровом имеется слой мускулатуры. Богато развита и сложно дифференцирована более глубокая мускулатура головогруди и конечностей.
Нервная система . Центральная нервная система сосредоточена в головогруди; здесь расположена уплощенная нервная масса, образованная слившимися ганглиями нервной цепочки. Сегментация этой подглоточной нервной массы обнаруживается в расположении внутренних скоплений ганглиозных клеток, а внешне намечена утолщенными основаниями пяти пар нервов, из которых передняя пара иннервирует педипальпы, а четыре другие— ноги. В заднем направлении отходит нервный ствол, делящийся на два нервных тяжа, которые проходят через сочленовный стебелек и иннервируют органы брюшка. Надглоточный узел (мозг) соединен с головогрудной массой короткими и толстыми коннективами, между которыми проходит горизонтальный участок узкой глотки. От надглоточного узла вперед общим основанием отходят глазные нервы, разветвляющиеся по числу глаз. Под глазными нервами отходит пара нервов хелицер.
Органы чувств . Глаза крестовика, как и других паукообразных, устроены по типу простого глаза, имеется хрусталик и стекловидное тело, а под ним ретина, состоящая из зрительных и пигментных клеток; пара передних медиальных глаз в деталях гистологического строения отличается от остальных. Органами осязания и восприятия колебаний служат многочисленные волоски пли щетинки, у основания которых имеются нервные клетки, посылающие отростки в центральную нервную систему. Имеется также несколько типов более сложно устроенных кожных органов чувств на пальцах, ногах, паутинных бородавках, близ наружного полового аппарата и в других местах. Часть из них выполняет обонятельную и вкусовую функцию (хеморецепторы), часть, по-видимому, регистрирует изменения влажности воздуха и т. п. Паук чутко реагирует на внешние воздействия, механические и звуковые колебания, изменения освещенности, влажности воздуха и др. Богато развитые органы чувств обеспечивают сложнейшие инстинкты, связанные с постройкой ловчей сети, ловлей добычи, поведением при спаривании и др.
