ЗАНЯТИЕ № 15

Биология и экология типа Членистоногие – Arthoropoda. Класс Насекомые – Insecta. Отряд Двукрылые. Временные кровососущие паразиты
1. Общая характеристика и систематика класса Насекомые.
Класс Насекомые является самым многочисленным классом животных и насчитывает более 1 млн видов. Тело насекомых делят на три отдела: голову, грудь и брюшко. Покровы тела представлены одним слоем клеток гиподермы, выделяющих на своей поверхности органическое вещество – хитин. Хитин образует плотный панцирь, защищающий тело насекомых, а также служащий местом прикрепления мышц, выполняя функцию наружного скелета. На голове насекомых находятся органы чувств – усики и глаза, а также сложный ротовой аппарат, строение которого зависит от способа питания: грызущий, лижущий, сосущий, колюще-сосущий и др.
Грудь насекомых включает три сегмента, каждый из которых несет по одной паре ходильных ног, строение которых у разных видов различно и зависит от способа передвижения и двигательной активности. Конечности, лежащие вблизи ротового отверстия, несут осязательные щетинки, выполняющие функцию органа обоняния, служат для захватывания и перетирания пищи. Брюшко конечностей не имеет. Кроме того, у большинства сво-бодноживущих насекомых на груди имеются две пары крыльев.
Мускулатура насекомых развита хорошо и состоит из поперечно-полосатых мышечных волокон, формирующих отдельные мышцы. ЦНС состоит из головного ганглия, окологлоточного нервного кольца и брюшной нервной цепочки. Полость тела у насекомых смешанная (миксоцель), образованная слиянием первичной и вторичной полостей тела. Органы дыхания насекомых – трахеи. Органы пищеварения состоят из передней, средней и задней кишок. Передняя и задняя кишка имеют хитиновую выстилку. Передняя кишка разделяется на глотку, зоб и жевательный желудок. Средняя кишка служит для переваривания и всасывания пищи. Органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами, лежащими в полости тела и открывающимися в кишечник на границе средней и задней кишок. Кровеносная система незамкнутая и не выполняет функцию газообмена. Насекомые имеют на спинной стороне сердце, состоящее из нескольких камер, снабженных клапанами. Насекомые – раздельнополые животные. Развитие насекомых происходит с метаморфозом – неполным, когда из яйца вылупляется личинка, похожая на взрослую особь, или полным, когда онтогенез включает в себя стадию куколки.
Насекомых, имеющих медицинское значение, делят на:
1) синантропные виды, не являющиеся паразитами;
2) временных кровососущих паразитов;
3) постоянныых кровососущих паразитов;
4) тканевых и полостных личиночных паразитов. Особенности насекомых, способствовавшие их широкому распространению:
1) способность к полету, позволяющая быстро осваивать новые территории;
2) большая подвижность и разнообразие движений, связанные с развитой мускулатурой;
3) хитиновый покров, выполняющий в первую очередь защитную функцию;
4) разнообразие способов размножения (половое размножение, партеногенез различных видов);
5) высокая плодовитость и способность к массовому размножению;
6) разнообразие способов постэмбрионального развития;
7) высокая выживаемость.
2. Особенности морфологии и биологии представителей отряда Двукрылые.
Двукрылые (др.-греч. δίπτερα: δι- — два, πτερόν — крыло, лат — Diptera) — отряд насекомых с полным превращением. Отличительным признаком отряда, хорошо отграничивающим его от прочих групп насекомых, является наличие только одной, передней, пары крыльев. Задняя пара у них преобразована в булавовидные органы равновесия — жужжальца — и не несёт локомоторной функции. Наука о двукрылых насекомых — диптерология.
В настоящее время учёными описано 160 591 вид, включая 3817 ископаемых видов (Zhang, 2013)[1] (по другим данным более 154 000 видов двукрылых[2][3]). Наиболее характерные представители двукрылых — настоящие комары, мошки, слепни, настоящие мухи. Встречаются повсеместно, включая Антарктиду (комар Belgica antarctica ). Самый мелкий вид (мирмекофильная муха-горбаткаEuryplatea nanaknihali, Phoridae) имеет длину 0,4 мм[4].
Многие кровососущие двукрылые являются переносчиками инфекционных заболеваний (малярия, жёлтая лихорадка и др.). Однако в то же время они имеют большое значение для сельского хозяйства, поскольку являются опылителями различных растений, в том числе культурных.
Морфология имаго
Тело двукрылых билатерально симметричное и подразделяется на три основных отдела: голову, грудь и брюшко. В большинстве случаев эти отделы хорошо обособленны и каждый несёт специфические придатки. Верхняя часть тела называется дорсальной, а нижняя часть — вентральной. Та часть придатка, которая расположена ближе к телу, называется базальной, или проксимальной, та что более отдалена от тела называется апикальной, или дистальной. Если какие-либо части, например щёки, располагаются по центральной оси или близ её, они обозначаются как медиальные, далее от оси тела как латеральные[5].
Для них характерна переднемоторность — они используют для полёта только переднюю пару крыльев. С этим связано разрастание среднегруди относительно двух других сегментов грудного отдела. Для крыльев характерна костализация: утолщение передних жилок и их сдвиг к переднему краю крыла. Задняя пара крыльев преобразуется у них в так называемые жужжальца — органы равновесия. У некоторых, в основном паразитических форм, крылья могут отсутствовать. Развито внекишечное пищеварение.
Прочие особенности сегментации и строения принципиально сходны с таковыми прочих насекомых. Тело расчленено на голову, грудь, несущую три пары конечностей, и брюшко.
Голова подвижно сочленена с грудью тонким стебельком из мягкой кутикулы. Ноги имеют типичное строение. Лапки у большинства Diptera пятичлениковые; на конце они несут два коготка, под которыми имеются присоски, с помощью которых двукрылые могут ползать по гладким отвесным поверхностям. Брюшко обычно сидячее, реже стебельчатое, и состоит из 4-10 видимых сегментов.
Крылья
Крылья двукрылых расположены на груди, прикреплены дорсально к среднегруди. Жилкование крыльев играет важную роль в определении семейств двукрылых. На крыле различают аксиллярную область, более или менее суженную часть крыла — основание и особенно крыловую пластинку. Крыловая пластинка имеет более или менее треугольную форму, её передний край называется костальным, задняя часть позади всех жилок, называется анальной поластью. От неё в основании крыла отделена небольшая доля — крылышко и далее идут две чешуйки: верхняя, или крыловая, и нижняя, или грудная. Исходно в крыле насекомого различают шесть первичных жилок: костальную — C, субкостальную — Sc, радиальную — R, медиальную — M, кубитальную — Cu и анальную — A. Каждая из этих жилок исходно состоит из двух ветвей — выпуклой по отношению к поверхности крыла и вогнутой. Их обозначают, добавляя буквы A для передней жилки и P для задней жилки, к примеру CuA и CuP. В отряде двукрылых эти буквы сохраняются только в системе кубитальных жилок. Каждая из ветвей в свою очередь ветвится, а отдельные жилки могут исчезать или же сливаться с другими. Жилкование крыльев двукрылых значительно редуцировано, в особенности для кубитальных и анальных жилок[5].
Большей частью крылья покрыты мелкими волосками, так называемыми микротрихиями, иногда кроме них крупными волосками — макротрихиями, у некоторых семейств часто голые. На жилках могут присутствовать щетинки крупных размеров, некоторые из них (на костальной жилке и на R1) имеют таксономическое значение. У некоторых представителей семейств комаров (Culicidae) и бабочниц (Psychodidae) на жилках расположены чешуйки. Крыловая мембрана прозрачная, на раскрашенная, сплошь сероватая, коричневатая до почти чёрной или с разнообразным рисунком из тёмных полос или пятен[5].
Классификация
Отряд Diptera традиционно делят на три подотряда — Nematocera, Orthorhapha и Cyclorrhapha. Два последних объединяют в группу Brachycera (короткоусые, или мухи), которая противопоставляется подотряду Nematocera (длинноусые, или комары): для Nematocera характерны многочлениковые (более 6) усики, для Brachycera — трёхчлениковые. Иногда термин «Brachycera» употребляют в качестве синонима «Orthorhapha».
Некоторые авторы полагают, что подотряд Nematocera является полифилетическим.
Представители Cyclorrhapha (дословно: «круглошовные») в отличие от прочих двукрылых обладают пупарием — отставшей и затвердевшей оболочкой личинки последней стадии, внутри которой находится куколка. При выходе взрослой особи оболочка пупария открывается по круглому шву. У Orthorhapha (дословно: «прямошовные») куколка открывается прямым продольным швом.
У большей части представителей Cyclorrhapha — группы Schizophora в момент выхода из куколки над усиками выпячивается лобный пузырь (ptilinum) — особое тонкостенное образование. Он своей пульсацией помогает разорвать оболочки куколки и пупария. Впоследствии лобный пузырь втягивается внутрь головы. Таким образом, головаSchizophora оказывается наиболее сложно устроенной в пределах Diptera.
3. Отряд тарпаканы: особенности морфологии и биологии; медицинское значение тараканов; меры борьбы
Тараканы — это теплолюбивые, преимущественно ночные и ведущие скрытый образ жизни насекомые. Питаются органическими остатками, продуктами питания и выделениями человека (мокрота, фекалии). Вследствие особенностей питания тараканы могут переносить механич. путем возбудителей болезней. В экскрементах тараканов обнаружены возбудители брюшного тифа, дизентерии, туберкулеза, лепры, цисты дизентерийной амебы и яйца гельминтов. Т. портят продукты питания, кожаные изделия, книги и т. д.
Тараканы (примерно натуральной величины): слева — черный, справа—рыжий.
Тело Т. уплощенное, продолговато-овальной формы, голова с длинными нитевидными усиками и ротовым аппаратом грызущего типа подогнута вниз. Крылья в покое плотно укладываются вдоль тела; передние крылья превращены в кожистые надкрылья, задние — перепончатые, развиты не у всех видов. Строение ног обусловливает возможность быстрого передвижения. Яйца откладываются в капсулу, к-рую самка носит на себе до момента появления личинок. Личинки Т. прозрачные и бескрылые, внешне похожи на взрослых насекомых. Личинки рыжих тараканов достигают половой зрелости через 2,5— 5 мес. Развитие черных Т. может длиться несколько лет.
Б СССР встречается ок. 50 видов Т. Пять из них обитают в жилище человека. Повсеместно распространены рыжий таракан и черный таракан (). Туркестанский таракан и черепашки встречаются в Ср. Азии и населяют гл. обр. дворовые постройки,: но могут* заползать и в дома.
В целях борьбы с массовым размножением Т. необходимо строго соблюдать сан.-гиг. нормы, продукты питания хранить в закрытом виде, немедленно уничтожать остатки пищи.
Уничтожают Т. с помощью инсектицидов контактного и кишечного действия (хлорофос, карбофос и др.). Дустами инсектицидов опыливают места скоплений Т. Можно готовить из дустов водную суспензию. Уничтожают Т. и с помощью отравленных приманок. Для этого 5% р-ром борной к-ты или 2% водным р-ром хлорофоса смачивают хлеб или крутую кашу. Приманки расставляют на ночь в легко доступной для Т. посуде в местах их скоплений. Можно использовать также в качестве приманок фтористый натрий в смеси с тальком (1:3) или буру в смеси с сахарной пудрой (3 : 1).
4. Отряд Блохи: особенности морфологии и биологии; медицинское значение блох; меры борьбы
Для всех представителей отряда Блохи характерны малые размеры тела (1–5 мм), сплющенность его с боков, способствующая передвижению среди шерсти животного-хозяина, наличие на поверхности тела щетинок, растущих в направлении спереди назад. Задние ноги у блох удлиненные, прыгательные. Лапки всех ног пятичленные, хорошо развитые, заканчиваются двумя коготками. Голова маленькая, на голове короткие усики, перед которыми располагается по одному простому глазку. Ротовой аппарат блох приспособлен для прокалывания кожи и высасывания крови животного-хозяина.
Прокол кожи осуществляется зазубренными жвалами. Желудок блох способен значительно увеличиваться. Самцы блох мельче самок. Оплодотворенные самки с силой выбрасывают яйца порциями по несколько штук так, что яйца не остаются на шерсти животного, а падают на землю в его норе. Из яйца появляется безногая, но очень подвижная червеобразная личинка с хорошо развитой головой. Для дальнейшего развития личинка нуждается в достаточной влажности, поэтому она зарывается в землю или мусор в гнезде или норе хозяина. Личинка питается разлагающимися органическими остатками, в том числе остатками непереваренной крови, содержащейся в испражнениях взрослых блох. Блохи относятся к насекомым с полным превращением. Выросшая личинка окружает себя паутинным коконом, снаружи покрывающимся пылью и песчинками, и окукливается в нем. Куколка у блох типичная свободная. Вышедшая из куколки взрослая блоха подкарауливает животное-хозяина. В связи с паразитическим образом жизни у блох отсутствуют крылья, орган зрения редуцирован. Наиболее известными представителями отряда Блох и являются блоха крысиная и блоха человеческая. Эти виды питаются соответственно кровью крыс и человека, но при отсутствии своих хозяев могут паразитировать на любых других животных. Блоха крысиная обитает в крысиных норах, человеческая – в труднодоступных местах жилища человека (в щелях, трещинах пола, за плинтусами). В местах своего обитания самки блох откладывают яйца, из которых затем развиваются червеобразные личинки. Некоторое время они питаются органическими веществами, в том числе фекалиями взрослых блох, через 3–4 недели окукливаются и превращаются во взрослых блох.
Человека блохи кусают ночью. Токсические вещества их слюны вызывают сильный зуд.
Блохи являются переносчиками возбудителей чумы. Они кусают животное-носителя и вместе с кровью всасывают бактерии чумы. В желудке блохи бактерии очень активно размножаются, образуя пробку из чумных палочек – чумной блок. Из-за того, что пробка занимает весь объем желудка блохи, новые порции крови уже не вмещаются. Голодная блоха делает многократные попытки кровососания. Кусая здоровое животное или человека, в первую очередь блоха отрыгивает в ранку чумную пробку. В кровь хозяина поступает большое количество возбудителей, чему способствует расчесывание места укуса. Природными резервуарами чумы служат крысы, суслики, хорьки и др. Грызуны являются источниками и других инфекций: туляремии, крысиного сыпного тифа.
5. Отряд Клопы: особенности морфологии и биологии; медицинское значение клопов
ОТРЯД КЛОПЫ (HETEROPTERA)
Представители: постельный клоп (Cimex lectularius), поцелуйный клоп (Triatoma infestans).
Постельный клоп (Cimex lectularius)
Морфологические особенности (рис. 60): размеры до 8 мм (самцы несколько меньше самок), крылья редуцированы. Хитиновый покров темнокоричнево-красного цвета.
Имеет специфический запах, выделяемый секретом пахучих желез. Тело сплюснуто в дорсо-вентральном направлении. Очертания брюшка меняются от удлиненно-овального до круглого, в зависимости от насыщения кровью.
Жизненный цикл: днем и при искусственном освещении клопы прячутся в щелях пола, за плинтусами, под обоями, в пазах мебели, за гардинами и т.п. Ночью выходят из своего убежища, нападают на человека и
питаются кровью. Сильно проголодавшиеся паразиты могут нападать на человека и в дневное время. Самки откладывают яйца в щелях пола, книгах, на белье. Через 2 – 3 недели (в зависимости от температуры) из яиц выходят личинки, которые также питаются кровью. Личинки многократно линяют и превращаются в имаго. зрослые клопы и личинки могут длительно (по нескольку месяцев) голодать.
Медицинское значение: слюна клопа ядовита и укусы его болезненны.
Поцелуйный клоп (Triatoma infestans)
Морфологические особенности (рис. 60): крупные размеры (1,5-3,5 см), овальное, сплюснутое в дорсовентральном направлении тело и хорошо развитые крылья.
Жизненный цикл: обитает в норах грызунов, глинобитных постройках и хижинах людей. Ночью нападает на спящего человека и вводит хоботок в кожу шеи, лица (чаще вокруг губ). Напившись крови, клоп разворачивается и совершает дефекацию в ранку от укуса или места расчесов.
Медицинское значение: временный эктопаразит и специфический переносчик возбудителей американского трипаносомоза (болезни Чагаса) – природно-очагового заболевания, распространенного в Южной Америке. У некоторых людей слюна клопов вызывает тяжелую аллергическую реакцию.
Для борьбы с клопами применяют инсектициды, ведут борьбу с грызунами – прокормителями клопов, соблюдают гигиенические нормы.
6. Особенности биологии развития комаров рода Аnopheles, Аеdеs, Culex
Для комаров (отряд Двукрылые, подотряд Длинноусые) характерными внешними чертами являются тонкое тело, длинные ноги и маленькая головка с ротовым аппаратом хоботкового типа. Комары распространены повсеместно, особенно в зонах теплого влажного климата. Комары являются переносчиками более 50 заболеваний. Комары – представители родов Culex и ncdcs (немалярийные) являются переносчиками возбудителей японского энцефалита, желтой лихорадки, сибирской язвы, представители рода nnopheles (малярийные комары) – переносчики малярийного плазмодия. Немалярийные и малярийные комары отличаются друг от друга на всех стадиях жизненного цикла.
Все комары откладывают яйца в воду или влажную почву около водоемов. Яйца комаров рода nnopheles располагаются на поверхности воды по одному, каждое яйцо имеет два воздушных поплавка. Их личинки располагаются под водой параллельно ее поверхности, на предпоследнем членике они имеют два дыхательных отверстия. Куколки имеют форму запятых, развиваются под поверхностью воды и дышат кислородом через дыхательные рожки в виде широких воронок. Взрослые комары рода nnopheles, сидя на предметах, поднимают тело вверх, а головку держат книзу, образуя острый угол с поверхностью. По обеим сторонам от их хоботка располагаются равные ему по длине нижнечелюстные щупики. Комары родов Culex и Аеdes откладывают яйца, располагающиеся в воде группами. Личинки в воде лежат под углом к ее поверхности и на предпоследнем членике имеют длинный дыхательный сифон. Куколки также имеют вид запятой, но их дыхательные рожки имеют форму тонких цилиндрических трубочек. Нижнечелюстные щупики взрослых комаров едва достигают трети длины хоботка. Сидя на предметах, комары держат тело параллельно их поверхности.
Малярийный комар является окончательным хозяином, а человек – промежуточным хозяином простейшего малярийного плазмодия (тип споровиков). Цикл развития малярийного плазмодия состоит из трех частей:
1) шизогония – бесполое размножение путем множественного деления;
2) гаметогония – половое размножение;
3) спорогония – образование специфических для споровиков форм (спорозоитов).
Прокалывая кожу здорового человека, инвазионный комар вводит в его кровь слюну, содержащую спорозоиты, которые внедряются в клетки печени гаметоциты. Там они превращаются сначала в трофозоиты, затем в шизонты.
Шизонты делятся путем шизогонии с образованием мерозоитов. Эта стадия цикла называется предэритроцитарной шизогонией и соответствует инкубационному периоду болезни. Острый период болезни начинается с момента внедрения мерозоитов в эритроциты. Здесь мерозоиты тоже превращаются в трофозоиты и шизонты, которые делятся шизогонией с образованием мерозоитов. Оболочки эритроцитов разрываются, и мерозоиты попадают в кровь и внедряются в новые эритроциты, где цикл повторяется заново в течение 48 или 72 часов. При разрыве эритроцитов вместе с мерозоитами в кровь поступают токсичные продукты обмена веществ паразита и свободный гем, вызывающие приступы малярийной лихорадки. Часть мерозоитов превращается в незрелые половые клетки – га-метоциты. Созревание гамет возможно только в организме комара.
7. Компоненты гнуса (москиты, мошки, мокрецы, слепни)
Совокупность кровососущих двукрылых насекомых, в массе нападающих на человека и животных. В состав гнуса входят представители различных семейств двукрылых: комары, мошки, мокрецы, москиты, слепни, кровососущие мухи некоторых видов — осенние жигалки.
Гнус встречается повсеместно (исключение составляют острова Арктики и Антарктида), наиболее распространен в тундре и лесах. Число видов, составляющих Г., зависит от географического положения и характера местности, климата, погоды, времени года, суток. Так, в тундре доминируют комары и мошки, в зоне тайги и смешанных лесов — комары, мошки, мокрецы, слепни, кровососущие мухи, в неосвоенных пустынях и полупустынях — москиты. Наиболее интенсивно гнус нападает в относительно теплую тихую погоду; слепни, мошки, часть видов мокрецов и комаров, мухи жигалки — днем, остальные (комары, мокрецы, москиты) в предвечерние и предутренние сумерки или ночью. Места выплода Г. разнообразны. У большинства видов они связаны с водоемами или их берегами, где развиваются червеобразные личинки комаров, мокрецов, слепней; с ручьями, реками с быстротекущей водой (мошки), с навозом (кровососущие мухи), мусором или субстратом нор грызунов (москиты).
Вред, причиняемый Г. человеку и животным, разнообразен. У людей, работающих в период лета Г., понижается производительность труда, они лишаются нормального отдыха и сна. Прокалывая хоботком покровы и кровеносные капилляры человека, насекомые вводят в кровь вещества, препятствующие ее свертыванию, вызывающие зуд, жжение, болевые ощущения, отек, аллергические реакции. Многие насекомые, входящие в состав Г., являются переносчиками возбудителей инфекции (Переносчики возбудителей инфекции).Так, комары передают возбудителей малярии, арбовирусных энцефалитов и лихорадок, сибирской язвы, туляремии: мошки и мокрецы — возбудителей туляремии; слепни — возбудителей сибирской язвы, туляремии; москиты — возбудителей флеботомной лихорадки, лейшманиозов; осенние жигалки — возбудителей сибирской язвы и туляремии.
Меры общественной профилактики включают радикальное оздоровление территории (ликвидация мест выплода Г.) и мероприятия по уничтожению личинок и взрослых насекомых (см. Дезинсекция). Меры индивидуальной защиты включают применение отпугивающих веществ — репеллентов (Репелленты), ношение специальной защитной одежды и сеток, а также засечивание помещений, использование пологов. Меры борьбы с различными компонентами Г. имеют свои особенности (см. Комары кровососущие, Москиты,Мошки, Мухи).