Обобщающее повторение по теме: «Тип Членистоногие»
Учитель. Мы закончили изучение темы «Тип Членистоногие», и сегодня нам предстоит обобщить изученный материал, привести знания в систему, чтобы подготовиться к контрольной работе. Но не только. Знания о представителях типа членистоногих в дальнейшем помогут вам осознать этапы эволюции жизни на Земле, ведь именно членистоногие (ракоскорпионы) были одними из первых животных, которые вышли на сушу. Но перед тем как приступить к выполнению заданий, вспомним общие особенности представителей этого типа.
I. Фронтальная беседа
Ключевые тезисы, которые должны быть сформулированы учащимися:
– членистоногие имеют билатерально-симметричное сегментированное тело и членистые конечности;
– тело покрыто плотной хитинизированной кутикулой (наружный скелет, его роль);
– сегменты разных частей тела членистоногих имеют разное строение: различают головной, грудной и брюшной отделы, которые в разных комбинациях сливаются друг с другом. Так, голова образована головной лопастью и четырьмя первыми сегментами тела. Число сегментов груди и брюшка сильно варьирует. Конечности могут преобразовываться в ротовые части, ходильные ноги, органы плавания, жабры, присоски, паутинные бородавки;
– дыхание легочное, трахейное или жаберное;
– нервная система членистоногих представлена головным мозгом и брюшной нервной цепочкой. Многие представители типа имеют хорошо развитые органы чувств: сложные фасеточные глаза, механорецепторы и хеморецепторы, органы слуха;
– подавляющее большинство членистоногих – раздельнополые животные, развитие часто проходит с метаморфозом;
– рост возможен только путем периодических линек;
– кровеносная система незамкнутая, с метамерным сердцем над кишечником.
II. Выполнение заданий
Работа в группах по 3–4 человека.
Задание 1. Вам выданы карточки с перечнем слов: осада, кожух, каркас, поводья, хурма, астрономия. Используя часть или все буквы этих слов в любом сочетании, найдите зашифрованные в каждом слове названия представителей типа членистоногих и укажите, к каким классам они относятся. (Ответ: оса, жук, рак, овод, муха, омар.)
Задание 2. На столах у каждой группы имеется натуральный раздаточный материал: речной рак, скорпион, оса (или майский жук), клещ * .
Из предложенных объектов на основе особенностей внешнего строения выберите представителя класса насекомых. Свой выбор поясните.
(Ответ: оса или майский жук, так как они имеют характерные признаки представителей класса насекомых:
– три отдела тела: голова, грудь и брюшко;
– три пары ходильных конечностей;
– одна пара усиков.)
Дополнительный вопрос группам и организация межгрупповой дискуссии: к каким классам типа членистоногих относятся оставшиеся представители, почему?
Задание 3. Биологические задачи.
• Почему во время линьки речной рак не питается?
– уязвим для хищников;
– возникают трудности с передвижением, т.к. мягкий «скелет» плохо выполняет опорную функцию для мышц;
– кроме внешнего заменяется и внутренний слой хитина мускульного желудка, и нет возможности для перетирания пищи.)
• Представьте себя врачом-анестезиологом, дающим пациенту наркоз. Вам необходимо усыпить насекомое. Как вы это сделаете, если у вас есть вата и медицинский эфир?
(Ответ: так как у насекомых трахейное дыхание, то смоченную в эфире вату нужно подносить не ко рту, а обмотать ею брюшко.)
• Прогуливаясь в лесу, вы обнаружили на ноге присосавшегося клеща. Какой будет последовательность ваших действий? Какие меры предосторожности вы предпримете во время следующей прогулки?
После выполнения заданий заслушиваются доклады учащихся.
Темы докладов (например, «Клещи – переносчики возбудителей трансмиссивных болезней: энцефалита, боррелиоза, геморрагической лихорадки», «Паразитические формы клещей: чесоточный клещ») предлагаются группам за 10–14 дней до проведения урока.
III. Индивидуальная работа
Учитель. Чтобы точнее оценить вашу индивидуальную работу на уроке и выявить пробелы знаний, которые необходимо ликвидировать до проведения контрольной работы, позанимаемся на биологическом тренажере.
Учащимся раздаются задания и таблица, в которую нужно вписать номера правильных ответов.
А. Деление тела на отделы.
1. Голова, грудь, брюшко.
2. Головогрудь и брюшко.
Б. Наличие усиков.
1. Имеют две пары усиков.
2. Имеют одну пару усиков.
3. Усиков не имеют.
В. Количество ног.
1. Четыре пары.
2. Более десяти пар.
3. Три пары.
Г. Особенности питания.
1. Всеядны, могут поедать падаль, иногда ловят живую добычу.
2. Питаются растениями.
3. Хищники, питаются исключительно живой добычей.
Д. Особенности пищеварения.
1. Предварительное переваривание пищи происходит вне организма.
2. Пища перетирается в желудке, имеющем хитиновые зубцы.
3. Пища переваривается в желудке, состоящем из двух отделов: в более крупном пища перетирается, в меньшем – процеживается через пластинки с волосками.
Е. Органы дыхания.
1. Дышат растворенным в воде кислородом при помощи жабр.
2. Дышат атмосферным воздухом при помощи трахей.
3. Дышат атмосферным воздухом при помощи легочных мешков и двух пучков трахей.
Ж. Органы зрения.
1. Пара сложных фасеточных глаз с мозаичным зрением.
2. Несколько пар простых глазков.
З. Откладка яиц.
1. Отложенные яйца самка прикрепляет к ножкам брюшка и носит их с собой до вылупления молоди.
2. Самка откладывает яйца в кокон среди листвы или под корой деревьев.
3. Самка откладывает яйца в почву.
И. Тип развития.
1. Развитие прямое, протекает без превращения.
2. Развитие непрямое, протекает с превращением.
одна ошибка – «5»;
три ошибки – «4»;
правильно 50% – «3»;
правильно менее 50% – «2».
Проверка работы может осуществляться как учителем, так и по ключу самими учащимися (взаимопроверка или проверка более сильными учениками).
IV. Домашнее задание
Объем и содержание определяется для каждого ученика индивидуально на основе его деятельности на уроке.
* Собрать подобный раздаточный материал и работать с ним довольно сложно. Использование изображений в данном случае кажется более предпочтительным. – Прим. ред.
Источник
Клещ дышит при помощи трахей
Дыхательная система
Своеобразие дыхательной системы (рис. 25). Дыхательная система насекомых своеобразна и характеризуется тем, что снабжение тканей и клеток тела кислородом происходит непосредственно. Она состоит из очень большого числа сильно разветвленных воздухоносных трубок — трахей, пронизывающих все тело; трахеи открываются наружу особыми отверстиями — дыхальцами, а мельчайшие разветвления трахей образуют трахейные капилляры — трахеолы. Помимо того, у ряда насекомых отдельные крупные трахейные стволы образуют сильные расширения — воздушные мешки. В целом дыхательную систему насекомых нередко обозначают трахейной системой.
Рис. 25. Трахейная система. А — окончание трахеи с трахеолами; Б — часть главнейших стволов трахей у черного таракана; В — схема поперечного ветвления трахей в сегменте; Г — схема продольных стволов трахей в сегментах (по Веберу и др.): трл — трахеолы, тр — трахеи, тем — тенидии, сер — сердце, вд — верхняя диафрагма, к — кишечник, ст — стигма, нд — нижняя диафрагма, нц — нервная цепочка
Трахеи, начинаясь на поверхности тела дыхальцами, многократно ветвятся внутри тела, оплетают ткани и органы и входят даже внутрь отдельных клеток. Они эктодермального происхождения и их стенки сходны по строению с кожными покровами: изнутри они выложены хитиновой интимой, соответствующей кутикуле кожи, и подстилаются слоем клеток — продолжением кожной гиподермы. Интима дает на своей внутренней поверхности нитевидные утолщения — тенидии, которые пробегают в виде спирали по стенке трахей; эти спиральные утолщения препятствуют сплющиванию трахей при движении и изгибах тела и, следовательно, обеспечивают нормальную работу трахей. Расположение трахей внутри тела различно у разных насекомых, но у крылатых возникает ряд продольных стволов, а также поперечные перемычки между ними. Таким путем обеспечивается трахейная связь между сегментами и между боковыми сторонами тела.
Дыхальца, или стигмы, располагаются по бокам сегментов и являются метамерными образованиями: в принципе каждый сегмент имеет по паре дыхалец — по одному с каждой стороны. Однако дыхальца исчезли на головных сегментах, на одном из сегментов груди и на вершинных сегментах брюшка; поэтому нормальным числом дыхалец у насекомых считается 10 пар — 2 пары грудных и 8 пар брюшных. Трахейная система с таким числом дыхалец называется голопнейстической; она характерна для большинства взрослых насекомых и личинок насекомых с неполным превращением. Но у ряда высших насекомых и особенно у их личинок и куколок число дыхалец сокращается, возникает гемипнейстическая система, которая, в свою очередь, подразделяется на несколько вариантов — перипнейстический тип (на груди лишь одна пара дыхалец), амфипнейстический (одна пара грудных и 2-3 пары на вершине брюшка), метапнейстический (развита лишь одна пара дыхалец на конце брюшка) и др. Существует еще и апнейстическая система, характеризующаяся отсутствием дыхалец; воздух проникает в замкнутую трахейную систему через поверхность тела или через особые выпячивания — трахейные жабры. Этот тип свойствен многим живущим в воде личинкам, а также личинкам некоторых паразитических насекомых — наездников и мух-тахин.
Обычно дыхальца имеют вид овального или круглого отверстия с утолщенными краями, образующими кольцеобразную раму дыхальца. Они снабжены фильтрующим приспособлением в виде волосков и выростов, а также сложным запирающим аппаратом; с помощью специальных мышц этого аппарата дыхальца могут закрываться и не пропускать воздуха, а фильтрующее устройство предохраняет дыхательную систему от засорения при поступлении в нее воздуха.
Трахеолы лишены спиральной выкладки — тенидий, представляют собою тончайшие окончания трахейной системы и их диаметр не превышает 1 мк. Разветвления трахей оплетают органы и ткани тела, а трахейные капилляры — трахеолы — проникают внутрь отдельных клеток. Воздушные мешки представляют собой расширения некоторых, преимущественно продольных, стволов и отличаются от нормальных трахей отсутствием спиральных утолщений. Они известны у двукрылых, жуков, саранчовых, пчел и других насекомых.
Дыхание. При дыхании воздух через дыхальца проникает в крупные трахейные стволы и далее по разветвлениям трахей достигает трахеол, через которые и осуществляется отдача кислорода клеткам и тканям. Поступление воздуха в трахеи происходит двояко: либо пассивно, путем диффузии, что свойственно многим мягкотелым личинкам и ряду мало активных форм, либо активно, с помощью дыхательных движений. При дыхательных движениях брюшко изменяет свой объем путем попеременного его удлинения и укорочения или путем уплощения и расширения в дорсо-вентральном направлении; при этом те или иные дыхальца открываются или закрываются, выполняя вдыхательную или выдыхательную функцию. Ритм дыхательных движений, а отсюда и интенсивность трахейной вентиляции, зависит от вида насекомого, его состояния и внешних условий. Так, медоносная пчела в покое может совершать 40 дыхательных движений в минуту, а при работе — до 120; у саранчовых с повышением температуры среды отмечено повышение их числа с 6 до 26 и более.
Закрывание и открывание дыхалец имеет значение не только как регулирующих дыхание клапанов, но и контролирует диффузию газов и водяных паров при дыхании. Установлено, что избыток углекислоты или недостаток кислорода в воздухе удлиняют период открытия дыхалец; в первом случае — вследствие замедления диффузии углекислоты из трахей ввиду повышенного ее содержания в воздухе, во втором — вследствие быстрого расхода кислорода. Очевидно, что применение газообразных ядов в борьбе с вредными насекомыми будет более эффективным в средах с избытком углекислого газа или с недостатком кислорода. Через дыхальца происходит и потеря воды из организма; поэтому влажность окружающего воздуха может также влиять на работу дыхалец.
С помощью дыхательных движений или диффузии воздуха при открытых дыхальцах воздух легко проникает в крупные трахеи. Проникновение же его в тонкие трахеи и в трахеолы путем нагнетания, видимо, невозможно вследствие огромного капиллярного сопротивления. В этом случае, согласно диффузионной теории А. Крога, кислород может поступать путем диффузии вследствие различия его парциального давления в поступающем воздухе и в концевых разветвлениях трахейной системы; расчеты показали, что чрезвычайная разветвленность трахей обеспечивает возможность поступления необходимого количества кислорода даже при том низком коэффициенте диффузии, который характерен для этого газа. В дальнейшем английский физиолог В. Вигглсворт выдвинул свою теорию трахеальной диффузии, согласно которой поступление в трахеолы воздуха из трахей зависит от изменения количества жидкости в трахеолах. При усилении жизнедеятельности насекомого в его тканях повышается содержание продуктов обмена, что повышает осмотическое давление в тканях и крови, т. е. создает гипертоническую среду. Жидкость из трахеол начинает диффундировать в клетки тканей, а ее место замещается поступающим из трахей воздухом. В состоянии покоя, наоборот, жидкость поступает из тканей в трахеолы, вытесняет из них воздух и потребление кислорода уменьшается (рис. 26).
Рис. 26. Схема трахеольной диффузии воздуха (по Вигглсворту): пок — ткань в покое, деят — деятельная ткань, трл — трахеолы, тр — трахея; слева трахеолы наполнены водой, справа — наполнены воздухом
Вентиляция трахейной системы обеспечивает не только поступление в организм кислорода, но и удаление из него углекислого газа. Это достигается как при дыхательных движениях путем выдыхания, так и с помощью диффузии через кожу. Последний способ имеет немаловажное значение ввиду того, что диффузия углекислоты через животные ткани совершается в 35 раз быстрее, чем у кислорода; этим путем у насекомых удаляется до 25% всей выделяемой углекислоты.
Биохимически дыхание представляет собой окислительный процесс, идущий за счет кислорода воздуха и сопровождающийся выделением углекислого газа. Процесс окисления идет при участии окислительных ферментов — оксидаз, сопровождается постепенным распадом молекул расходуемых соединений — белков, жиров или углеводов — и выделением энергии. Распад названных веществ в конечном счете завершается образованием углекислого газа, воды, а для белков — еще и аммиака; освобождающаяся при этом преимущественно тепловая и механическая энергия идет на поддержание жизнедеятельности организма. Этим определяется физиологическая необходимость дыхания.
Так как при дыхании поглощаемые и выделяемые вещества газообразны, процесс дыхания называется также газообменом; последний является одним из звеньев общего обмена веществ. При этом соотношение между объемом выделенного углекислого газа и поглощенного кислорода, или дыхательный коэффициент, не постоянен. При окислении углеводов дыхательный коэффициент равен единице, так как количество поглощенных молекул кислорода и выделенных молекул углекислого газа равно между собой (С6Н12О6+6О2=6СО2+6Н2О), а по закону Авогадро и объемы этих газов равны. Если газообмен идет за счет жиров и белков, т. е. менее окисленных соединений, дыхательный коэффициент снижается до 0,7-0,8. Определение дыхательного коэффициента, как и интенсивности дыхания, производится при помощи особых приборов — микрореспирометров.
Особые формы дыхания. Не все насекомые обладают трахейной системой; некоторые мелкие формы из числа первичнобескрылых (Apterygota), а также личинки некоторых внутренних паразитов из числа наездников и мух лишены трахей и дышат через кожу. Диффузия кислорода через кожу происходит и при апнейстическом типе дыхания.
У личинок паразитических насекомых помимо кожного дыхания наблюдаются и другие способы. Так, некоторые включают свою трахейную систему в трахеи хозяина, другие прорывают покровы хозяина и выставляют свои дыхальца наружу, третьи имеют специальные выросты, служащие местом наиболее интенсивного газообмена.
Водные насекомые имеют еще более разнообразное дыхание; одни из них дышат атмосферным воздухом, другие с помощью жабр используют растворенный в воде воздух. Дыхание атмосферным воздухом происходит по-разному. Некоторые, например жуки плавунец и водолюб, живя в воде, расходуют имеющийся запас воздуха и для его возобновления вынуждены время от времени подниматься до водной поверхности. При этом, например, жук-плавунец выставляет наружу конец брюшка, отгибает его от надкрылий и создает запас воздуха в образовавшейся полости; с этим запасом он погружается в воду и использует его с помощью дыхалец, которые расположены у него на спинной стороне брюшка, т. е. под надкрыльями. Некоторые жуки и их личинки добывают в воде атмосферный воздух из растений — путем включения своей трахейной системы в воздухоносные сосуды растений, либо путем использования выделяемых ими пузырьков воздуха.
Жаберное дыхание характерно для личинок многих водных насекомых — поденок, стрекоз, веснянок, ручейников, некоторых сетчатокрылых и двукрылых и пр. В большинстве эти жабры пронизаны трахеями, т. е. относятся к числу трахейных жабр (рис. 27); газообмен происходит через их стенки. По своему строению они разнообразны, но часто имеют вид наружных ветвистых или пластинчатых образований, сидящих на месте дыхалец; сами же дыхальца при этом отсутствуют (апнейстический тип). У личинок низших стрекоз в жабры превращены хвостовые придатки, тогда как высшие стрекозы имеют своеобразные внутренние жабры, связанные с задней кишкой; задний ее отдел, именно прямая кишка, снабжена жаберными лепестками, пронизанными многочисленными трахеями. Личинка через анальное отверстие периодически набирает и выпускает воду, которая омывает стенки прямой кишки, отдает свой кислород и поглощает углекислоту; выбрасывание воды производится с силой и используется личинкой для движения по принципу ракетного двигателя. У личинок комаров наблюдается два типа водного дыхания — с помощью четырех трахейных жабр на конце брюшка и с помощью дыхательной трубки на VIII сегменте брюшка, в которую открываются дыхальца; в последнем случае дыхание происходит атмосферным воздухом, для чего дыхательная трубка выставляется на поверхность воды.
Рис. 27. Трахейные жабры. А — личинка жука вертячки; Б — личинка поденки (с удаленными левыми крыльями); В — схема трахеации жабр. (по Вейссьеру и др. из Кузнецова): ж — жабры, тр — трахеи
Источник