17. Общие признаки строения членистоногих

Определения и обозначения

Членистоногие — тип животных, представители которого имеют членистые конечности и наружный скелет. К этому типу относятся ракообразные, паукообразные и насекомые. Общие признаки помогают распознавать членистоногих, даже если отдельные группы сильно различаются внешне. Поэтому при знакомстве с животным полезно сначала обратить внимание на строение его тела и конечностей.

Хитиновый покров — наружная защитная оболочка членистоногих, к которой прикрепляются мышцы. Хитин — прочное вещество, образующее основу этой оболочки. Покров защищает внутренние части тела и служит опорой, без которой мышцам было бы сложнее менять положение тела. Его наружное расположение отличает такой скелет от скелета, находящегося внутри тела.

Членистые конечности — подвижные придатки, состоящие из отдельных сочленённых частей. Сочленение — подвижное соединение, позволяющее частям конечности сгибаться относительно друг друга. Благодаря такому устройству конечности не только помогают перемещаться, но и могут участвовать в добывании пищи и других действиях. Их форма и функции связаны с тем, как животное живёт.

Линька — периодическая смена наружного покрова, необходимая для роста животного. Старая оболочка не может бесконечно увеличиваться вместе с телом, поэтому её приходится сбрасывать. После этого формируется новый покров, и животное получает возможность увеличиться в размерах. Понимание линьки помогает объяснить, почему рост членистоногих происходит не непрерывно.

Как это устроено

Тело членистоногого состоит из сегментов — повторяющихся участков, расположенных один за другим. Такое строение даёт телу основу, на которой могут размещаться конечности и органы. Соседние сегменты нередко объединяются в более крупные отделы, потому что отдельным частям тела нужны разные задачи и разная степень подвижности. У одних животных заметны голова, грудь и брюшко, у других часть этих отделов срастается в головогрудь, а потому единого для всех членистоногих деления нет.

Снаружи тело покрывает хитиновая оболочка. Она одновременно защищает животное от повреждений и служит опорой для мышц, поэтому выполняет роль наружного скелета. Мышцы прикрепляются к внутренней стороне покрова и при сокращении приводят тело и конечности в движение. Однако прочная оболочка не растягивается вслед за растущим животным; это ограничение объясняет необходимость линьки.

Конечности состоят из отдельных члеников, соединённых подвижно. Если бы придаток был сплошным и неподвижным, животному было бы труднее сгибать его и точно менять направление движения. Сочленения позволяют управлять положением разных частей конечности и приспосабливать её к работе. Поэтому у членистоногих придатки могут быть преобразованы для передвижения, захвата пищи и выполнения других функций.

Рост связан с периодической сменой наружной оболочки. Во время линьки животное освобождается от старого покрова, а затем у него формируется новый; пока тот не затвердел, тело может увеличиваться. Такой способ роста называют скачкообразным: заметное увеличение происходит после смены оболочки, а не за счёт постоянного растяжения старого покрова. Линька необходима именно потому, что наружный скелет прочен, но имеет ограниченный размер.

Внутренние системы органов связаны с тем, как устроено тело и где живёт животное. Кровеносная система у членистоногих обычно незамкнутая: кровь выходит из сосудов в полости тела и омывает органы. Органы дыхания неодинаковы у разных групп, поскольку животные используют разные способы получения кислорода; встречаются, например, жабры и трахеи. Нервная система также имеет особенности строения и помогает согласовывать работу органов и движения, а конкретное устройство различается у представителей разных групп.

Общие признаки строения членистоногих

Таблица помогает отделить общие признаки типа от особенностей, которые могут различаться у отдельных групп. При разборе животного сначала найдите особенность строения, а затем свяжите её с выполняемой функцией. Не следует переносить конкретный вариант устройства органов одной группы на всех членистоногих.

Разбор задач

Задача 1

Условие: назовите два общих признака строения, по которым животное можно отнести к членистоногим. Чтобы ответить, нужно опираться на признаки, входящие в определение типа, а не на окраску или среду обитания. Проверим, какие особенности объединяют представителей разных групп членистоногих. Достаточно привести два таких признака и сформулировать их точно.

1. Сначала обратите внимание на конечности: у членистоногих они состоят из отдельных частей, соединённых подвижно.
2. Затем проверьте, есть ли наружный скелет, образованный хитиновым покровом.
3. Назовите оба признака; дополнительные особенности животного для этого ответа не требуются.

Ответ: два общих признака — членистые конечности и наружный скелет из хитинового покрова. Сегментированное тело также относится к характерным особенностям членистоногих, но в условии просят назвать только два признака. Если вы назвали конечности просто «ногами», ответ получился слишком узким: речь идёт о членистых придатках, которые могут иметь разные функции.

Задача 2

Условие: объясните, почему наружный хитиновый покров не позволяет членистоногому расти непрерывно. Вопрос требует не только назвать линьку, но и связать её с особенностью покрова. Нужно рассуждать от его строения к ограничению роста, а затем — к способу, которым животное это ограничение преодолевает. Так получится объяснение причины, а не простое перечисление фактов.

1. Хитиновый покров прочный и образует наружный скелет, но не увеличивается постоянно вслед за телом.
2. Пока старая оболочка остаётся на животном, она ограничивает увеличение его размеров.
3. При линьке старая оболочка сбрасывается, после чего формируется новая; в этот период животное может расти.

Ответ: покров не позволяет расти непрерывно, потому что сам не растёт вместе с телом и ограничивает его увеличение. Поэтому членистоногое периодически линяет, а после сбрасывания старой оболочки формирует новую. В рассуждении важно не останавливаться на словах «животное сбрасывает покров»: именно смена покрова создаёт возможность для роста.

Задача 3

Условие: у животного тело разделено на отделы, конечности состоят из подвижных члеников, а рост происходит скачками. Объясните, как эти особенности связаны между собой. Здесь нужно использовать сразу несколько признаков, но не смешивать их причины: сегментация и членистые придатки связаны с устройством тела и движением, а скачкообразный рост — с наружным покровом. Сначала установим роль каждой особенности, затем объединим объяснения.

1. Сегменты объединяются в отделы, что позволяет различным частям тела иметь своё строение и выполнять свои задачи.
2. Подвижные членики делают конечности гибкими, поэтому они могут помогать движению и другим действиям животного.
3. Прочный наружный покров не растёт вместе с телом; после линьки и образования новой оболочки животное увеличивается.

Ответ: отделы тела формируются из сегментов и помогают распределять функции между частями тела, а подвижные членики позволяют гибко использовать конечности. Скачки роста возникают по другой, но связанной с общим строением причине: наружный покров ограничивает увеличение тела. Когда животное сбрасывает его и формирует новый, оно может вырасти; поэтому линька связывает устройство наружного скелета с характером роста.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у всех членистоногих тело разделено на одинаковые отделы. Такое представление возникает, если обобщить строение одной знакомой группы на весь тип. На деле сегменты могут объединяться по-разному: отделы и их число различаются. Проверьте себя: можете ли вы привести варианты «голова, грудь и брюшко» и «головогрудь и брюшко»?

Ошибка: называть хитиновый покров внутренним скелетом. Возможно, путаница появляется потому, что скелет обычно представляют внутри тела, а мышцы прикреплены к покрову. У членистоногих оболочка расположена снаружи и служит опорой для мышц именно с внутренней стороны. Чтобы проверить ответ, спросите себя, где находится скелет: внутри тела или окружает его снаружи.

Ошибка: считать линьку только сбрасыванием старой оболочки. Так говорят, когда замечают лишь самый видимый этап и забывают о том, что происходит дальше. После старого покрова формируется новый, и смена оболочки даёт животному возможность расти. Проверьте себя: объяснён ли в вашем ответе переход от линьки к увеличению размеров?

Ошибка: полагать, что все конечности служат только для передвижения. Это предположение легко сделать, если представить конечность исключительно как ногу. Но членистые придатки могут быть преобразованы и участвовать в питании или других действиях. Проверка проста: не называйте функцию по одному внешнему сходству, а учитывайте строение конечности и задачи животного.

Связь с другими темами

Для понимания строения членистоногих полезно знать, что такое сегмент тела, скелет и мышцы. Сегмент — участок тела, входящий в его членистое строение, а скелет служит опорой; у членистоногих эта опора находится снаружи. Также пригодятся общие сведения о системах органов животных: они помогают понять, почему дыхание, кровообращение и нервная система связаны с образом жизни. Эти знания позволяют сравнивать ракообразных, паукообразных и насекомых: выделять общие признаки и замечать различия между группами.

Что запомнить

• Тело членистоногих состоит из сегментов, объединённых в отделы.
• Наружный скелет членистоногих образован хитиновым покровом.
• Конечности членистоногих состоят из подвижно соединённых члеников.
• Мышцы прикрепляются к внутренней стороне наружного покрова.
• Рост сопровождается периодической линькой.
• Кровеносная система у членистоногих обычно незамкнутая.