Благодаря чему тараканы пережили динозавров? Строение тараканов, внешние и внутренние особенности анатомии, неординарно устроенные сердце и мозги, большее число хромосом далеко не полный перечень свойств, который позволит тараканам выжить даже в случае атомной войны.
Есть ли у таракана сердце и мозги?
Основными движущими инстинктами, управляющими тараканом, являются голод, жажда, безопасность и секс. Чтобы понять, есть ли у таракана сердце и мозги, как выглядит его сердце нужно изучить анатомию обычного рыжего Пруссака.
Сегодня существует более 4000 разновидностей тараканов. Большинство из них обитает в тропических районах, но многие из них поселились рядом с людьми. Тараканы – социальные животные, они не любят жить в одиночестве. Находясь в группах, эти насекомые производят феромоны, стимулирующие развитие и заставляющие их расти быстрее, чем одиночки.
Цветовая гамма
В нашей стране наиболее распространенным видом является рыжий таракан. Они самые известные популярные вредители, знакомые каждому, чтобы представить их вам не понадобится изображение. Несколько меньше представлены черные.
Внешняя структура таракана мало отличается в зависимости от вида, а вот размеры и цветовые оттенки насекомых немного различаются.
Внешнее строение тараканов
Как все насекомые, тараканы имеют три части тела: голову, грудную клетку и брюшную полость. На голове расположены глаза, усики и рот.
К грудной клетке крепятся крылья и все ноги. В брюшной полости находятся все жизненно важные внутренние органы, такие как сердце, репродуктивные органы и трахеи.
Голова
Голова у таракана треугольная, сверху покрыта кортикальным передним сегментом грудной клетки. Задняя часть головы спрятана под щит, остальная часть головы насекомого направлена вниз.
Глаза
По бокам головы есть два фасеточных глаза, состоящих из 1800 омматидий, так что таракан видит мир как мозаику из самых маленьких цветных кусочков. Хотя его глаза не различают детали объекта, восприятие вспышек света у насекомого в пять раз выше, чем у человека. Из-за того, что таракан воспринимает частоту световых вспышек 250300 Гц, он видит движение каждого объекта на 400% медленнее. В восприятии паразита люди и предметы двигаются как густой сироп, поэтому у него всегда достаточно времени, чтобы убежать.
Усики
На передней части головы есть два светочувствительных фоторецептора, которые помогают насекомому ориентироваться в темноте вкупе с обонянием и осязанием
Длинные усики являются органами осязания, обоняния и термической чувствительности. Эти живые антенны очень подвижны и имеют свои собственные нервные процессы, которые посылают сигналы в среднюю часть мозга членистоногих. Усики также являются средством связи, касаясь ими других насекомых, тараканы передают и воспринимает информацию. Длина антенн-усиков пропорциональна размерам тела. Каждая линька увеличивает количество члеников на антеннах насекомого, и зрелый образец достигает около 80 штук.
Рот
Особое внимание следует уделить структуре орального устройства. Каждая часть ротового аппарата таракана имеет свое специальное назначение:
- Верхняя губа подвижная и сочлененная с внутренней поверхностью, имеет рецепторы, анализирующие состав пищи,
- Мандибулы представлены массивными изогнутыми пластинами с острыми зубами, цель которых крепко удерживать кусок пищи,
- Верхняя челюсть расположена над нижней. Она используется для пережевывания и измельчения пищи и оснащена хеморецепторами,
- Нижняя губа состоит из нескольких частей и окружает ротовое отверстие снизу. Внешние тактильные и вкусовые рецепторы позволяют обнаруживать и анализировать пищу,
- В полости ротоглотки находится слюнная железа и некое образование, похожее на язык, через который насекомое поглощает жидкости.
Грызущее оральное устройство не изменилось со времен реликтовых тараканов.
Грудка
На груди надкрылья и крылья, а также ноги насекомого. Некоторые из самых ранних предков тараканов имели две пары крыльев на втором и третьем сегментах грудной клетки и третью неполную крылоподобную пару на первом сегменте. Считается, что первые крылья насекомых развились из этих расширений на внешнем скелете.
В ходе эволюции тараканы превратили свою первую пару крыльев в жесткие защитные чехлы и больше не могут летать. Только американский таракан, все еще имеют полностью функционирующие крылья, позволяющие перелетать на очень короткие расстояния.
Ноги
Как и у любого насекомого из класса насекомых, у таракана шесть лап. Они расположены на разных сегментах груди.
- Грудные лапы короче остальных и «замедляются» быстрым движением насекомого,
- Средне-грудные пары ног могут двигаться в разных направлениях, что приводит к высокой маневренности,
- Задние ноги самые важные для бега. Они длиннее остальных лап и перемещают тело насекомого вперед.
Каждая нога представляет собой сложный орган, состоящий из пяти сегментов. Сильно сплющенные бедра вооружены шипами снизу. На первых 4 сегментах расположены колодки, а на пятом установлены когти, между которыми находится присоска. Такая структура ног позволяет тараканам двигаться по вертикальной и горизонтальной поверхности.
Интересно!
Таракан не только ходит ногами, но и, отталкиваясь длинными задними ногами, может далеко и высоко прыгать. Насекомое тщательно «умываются» всеми шестью конечностями, отскребывая живот и спину с помощью шершавых лапок. Передняя пара ног очищает рот, усики и полирует голову. Задние лапы отвечают за чистоту живота насекомого.
Таракан самое быстрое ползающее насекомое после жука-песчанки и может легко угнаться за быстро движущимся человеком.
Сколько бы ног у таракана ни было, он использует их все для разных целей. Например, чувствительные волоски на ногах позволяют фиксировать движение воздуха, что позволяет быстро реагировать на движущийся объект. За минуту таракан меняет траекторию более чем в 27 раз.
Крылья
Две пары крыльев прикреплены к груди насекомого. Жесткие надкрылья покрывают тонкие крылья и живот.
По длине крыльев можно проследить половой деморфизм они длиннее у самцов и значительно короче у самок. Прусаки используют крылья, чтобы ускорить бег, замедлить падение и спариваться. Во время спаривания самка взбирается на спину самца, а его надкрылья образуют удобную платформу для более крупной самки и демонстрируют готовность к спариванию.
Брюшко
Живот насекомого имеет 11 сегментов, но можно выделить только 79. Десятый образует анальную пластинку. По бокам заднего прохода сочленены расширения последнего сегмента живота, которые не имеют функционального значения, но являются характерной чертой рыжих прусаков, как наследственный реликт.
У самки брюшная полость продолжается яичником, в котором развиваются личинки из 1216 яиц. При достаточным количестве еды и воды самка может откладывать яйца каждые 23 дня.
Интересно!
На протяжении жизни вес таракана меняется. Во время линьки и роста личинки он увеличивается от 2 до 8 мг, а при преобразовании от личинки к нимфе и во взрослую особь – уменьшается. Личинки отличаются от имаго тем, что у них нет крыльев, жабр и шипов на ногах, кроме того они оснащены короткими усиками. Только после пятой линьки молодые насекомые приобретают половые различия и внешний вид, характерные для взрослого таракана.
Внутреннее строение таракана
Часто можно услышать, что таракан способен прожить 27 дней, а по некоторым данным и целый месяц без головы. Какие характеристики нервной системы и строения тела этого представителя таракана позволяют ему продолжать существовать?
Что заменяет таракану мозги и сердце, как они выглядят? Сердце таракана устроено совсем по другим законам, чем человеческое. Научное описание насосных палат диафрагмы, как выглядят сердечные камеры, что такое тонкие или толстые трубки и другие физиологические особенности таракана вас только запутает. Поэтому, чтобы разобраться в непростой анатомии насекомого, хорошо помогут схематичные картинки.
Нервная система
- Центральная нервная система таракана состоит из 11 нервных узлов. «Мозг» состоит из двух крупных узлов в голове насекомого. По месту локализации их назвали как надглоточные и подглоточные ганглии. Мозг таракана отвечает за функции глаз, щупальца и усиков-антенн на губах насекомого.
- Нервная система таракана состоит из нейронов, подразделяются на сенсорные, которые проводят возбуждение от рецепторов к нервным центрам, ассоциативные, чья задача перерабатывать поступающую в центры информацию, моторные, доносящие в центробежном направлении до эффекторов возбуждение, полученное от ассоциативных нейронов. Такая трёхнейронная рефлекторная дуга обеспечивает сложное реагирование таракана на соблазны и угрозы окружающего мира.
- Обширная сеть нервных волокон обеспечивает иннервацию всех органов, включая органы чувств.
- Вместе с подострыми грудными ганглиями, крылья, лапы и мышцы иннервируют области головы и грудной клетки.
- Шесть небольших брюшных узлов закрыты большим терминальным узлом, который обеспечивает активность половых органов и чувствительность.
- Помимо зрения, температурной чувствительности, запаха у таракана хорошо развит слух. Слуховые рецепторы расположены в анальном конце живота.
Интересно!
Благодаря особенностям внутренней структуры, таракан может выжить некоторое время и без головы. Мозговой узел не контролирует свое дыхание. В кровотоке нет давления, поэтому он не кровоточит. Замершее насекомое не выделяет и отказывается от пищи. В прохладном защищенном месте здоровый таракан может жить без головы и не умирать до месяца.
Кровеносная система и сердце
Кровеносная система насекомого имеет открытый тип. Кровь таракана белая и называется гемолимфой, она очищает все внутренние органы и свободно циркулирует внутри. У таракана сердце представлено трубчатым органом, расположенным в одной из трех полостей дорсальном перикарде. Внизу посередине пазухи находится кишечник, а в третьей находится грудная полость, которая содержит нервный шнур.
Спинной сосуд располагается непосредственно под дорсальной поверхностью тела и тянется от заднего конца брюшка до переднего конца головы. Это главный пульсирующий орган, он должен качать жидкость, обеспечивая циркуляцию крови.
Спинной сосуд разделён на — сердце (задний отдел) и аорту (передний отдел). Сердце обеспечивает пульсацию, движущую кровь вперед по аорте в полость головы.
Сердце состоит из нескольких вздутых камер по числу сегментов тела с сужениями между ними. У тараканов первые две камеры расположены в средней и задней части грудки. Каждая камера имеет пару латерально расположенных отверстий, через которые кровь попадает в камеру.
Дыхательная система
Дыхание таракана осуществляется при помощи 10 пар крошечных отверстий дыхалец, расположенных по бокам брюшных сегментов. Разветвленная трубчатая система трахея соединяется в три пары крупных труб. Дыхательная система снабжает все внутренние органы кислородом, куда проникает диффузно.
Интересно!
Тараканы пережили динозавров, потому что они могут задерживать дыхание до 40 минут. Эта способность основана на том факте, что неподвижный таракан не тратит энергию, ему требуется меньше кислорода для цикла Кребса. Прусаки предпочитают находиться в статичном состоянии это самые ленивые создания на земле.
Ученые выяснили, что тараканы задерживают дыхание, чтобы не терять влагу в процессе. Этот механизм адаптации демонстрирует очередное проявление невероятной приспособляемости этих существ. Тараканы уже подготовлены к климатическим изменениям, если глобальное потепление принесет во многие регионы засуху.
Пищеварительная система
Еда для таракана не только питание, источник энергии для жизни и продолжения рода. Пищеварение выполняет еще две важные функции. Барьерную предназначена для разрушения антигенных свойств потреблённых белков и удаления из организма таракана вредных метаболитов и токсинов. Информационная функция позволяет через характер и свойства еды получать такие сведения о внешнем мире, как и звуки, формы, краски.
Во рту измельченная пища смачивается слюной и транспортируется из глотки по пищеводу к зобу. Оттуда пищевая каша попадает в мышцы. Пищеварительный процесс начинается во рту и заканчивается в желудке. Затем пища проникает в кишечник, который делится на передний и задний.
Передний кишечник таракана делится на несколько частей. Его так же называют мышечным желудком. Кольцевые мышцы кишечника сильно развиты, там же расположены кутикулярные зубцы, вдающиеся в его полость. Такое строение обеспечивает эффективное перетирание и фильтрацию пищевых частиц, дополняя тем самым функции челюстей, которыми таракан дополнительно жует пищу, взятую во рту.
Бактерии и грибы мирно живут в кишечнике насекомого, что помогает таракану переваривать все, что попадает в желудок, даже несъедобные неорганические вещества.
Выделительные органы
Кал и моча выделяются из анального отверстия наружу. За синтез «мочи» отвечают мальпигианские канальцы, которые извлекают токсины из жидкостей в организме и транспортируют все это наружу.
Половая система
Репродуктивная система самца таракана состоит из семенного пузырька, семенников, придаточных желез и семяизвергательного канала.
Каждый семенник состоит из нескольких семенных фолликулов и объединённых в компактный орган с собственной оболочкой
Сперматозоиды, образующиеся при слипании, образуют сперматофор, окруженный трехслойной стенкой. Каждая оболочка выполняет свою функцию накопления, хранения и высвобождения семян.
У самок тараканов репродуктивная система представлена парные яичниками, образованны ми серией овариол — яйцевых трубочек, в которых проходят все важнейшие процессы формирования яиц. Две фаллопиевых трубы открываются во влагалище. В половой камере накапливаются яйца, там же имеются коллатеральные железы, выделяющие секрет, облекается клейким секретом. Формирующееся яйцо облекается тончайшей желточной оболочкой и более толстым хорионом — скорлупой, секретируемой стенками фолликула. Обе эти оболочки, не препятствуя газообмену и проникновению сперматозоидов, защищают яйцо. После того, как сперма входит в камеру и оплодотворяет яйца, формируется капсула яичник, в который попадают яйца.
Интересно!
У человека имеется 46 хромосом, ответственных за передачу наследственной информации. Насекомые «обошли» нас. У таракана 48 хромосом. Хотя ученые считают тараканов более примитивными, две пары «лишних» хромосом, которые определяют их высокую жизнеспособность и устойчивость. Может быть, именно благодаря этому тараканы пережили глобальные катаклизмы, которые погубили многие более сложные виды насекомых и животных.