Учебник Биология - ВУНМЦ 2000

Глава 6. БИОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

6.6. ОБЩАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ АРАХНОЭНТОМОЛОГИЯ

6.6.1. ТИП ЧЛЕНИСТОНОГИЕ (ARTHROPODA)

6.6.1.3. Подтип Трахейнодышащие (Tracheata)

Класс Насекомые (Insectd)

Этот, самый многочисленный, класс насчитывает около 1000000 видов.

Тело разделено на голову, грудь и брюшко (рис. 411). Голова у большинства насекомых подвижно соединена с грудью. На голове расположены глаза и усики - органы осязания. На нижней поверхности головы находится рот. Наблюдается разнообразие строения ротового аппарата у насекомых, приспособленных к питанию определенной пищей. Исходной формой является ротовой аппарат грызущего типа, характерный для тараканов, жуков и личинок многих отрядов насекомых, способных питаться твердой пищей. Переход к питанию жидкой пищей привел к возникновению сосущих и колюще-сосущих ротовых аппаратов.

Рис. 411. Морфология насекомых (схема). А - голова. Б - грудь. В - брюшко. 1 - сяжки, 2 - сложный (фасеточный) глаз, 3 - глазок, 4 - надглоточный узел -"головной мозг", 5 - слюнная железа, 6 - сердце, 7 - яичник, 8 - половое отверстие, 9 - средняя кишка, 10 - мальпигиевы сосуды, 11 - задняя кишка, 12 - лапка (пять члеников), 13 - голень, 14 - бедро, 15 - вертлуг, 16 - тазик, 17 - брюшная нервная цепочка, 18 - подглоточный узел, 19 - нижняя губа, 20 - нижние челюсти, 21 - верхние челюсти, 22 - верхняя губа, 23 - первая пара крыльев, 24 - вторая пара крыльев.

Грудной отдел состоит из трех сегментов, на которых располагаются 3 пары ног. На втором и третьем сегменте у большинства есть крылья. В грудных сегментах есть мощные мышцы, способствующие подъему и опусканию крыльев. Но есть и вторично-бескрылые насекомые.

Тело покрыто хитиновой кутикулой, содержащей липопротеидные комплексы, препятствующие испарению воды из организма. На поверхности кутикулы есть выросты - тонкие волоски, чешуйки, щетинки, которые могут быть ядовитыми, чувствительными, покровными.

Скелетные мышцы, обеспечивающие подвижность организма, прикрепляются к внутренней поверхности кутикулы. Разветвленная сеть трахей снабжает кислородом мышечные пучки.

Пищеварительная система начинается ротовой полостью, в которую открываются протоки слюнных желез, содержащих ферменты. У кровососущих насекомых есть вещества, препятствующие свертыванию крови - антикоагулянты. За ротовой полостью располагается глотка, переходящая в пищевод, который часто расширяется, образуя зоб. За зобом расположен желудок. Далее идет средняя кишка, в которую впадают пилорические придатки, для увеличения всасывающей поверхности кишечника. В средней кишке происходит окончательное переваривание и усвоение пищи. Средняя кишка переходя в заднюю заканчивается анальным отверстием.

Выделительная система - мальпигиевы сосуды, открывающиеся на границе и средней и задней кишки. Выделительную функцию выполняет также жировое тело, представляющее собой "почки накопления", в которых накапливаются продукты обмена, но не выводятся во внешнюю среду. Жировое тело выполняет функцию отложения запаса питательных веществ, благодаря чему насекомые могут долго голодать. Эти запасы расходуются в процессе метаморфоза.

Органы дыхания - разветвленная сеть трахей. Воздух в трахеи поступает через дыхальца (рис. 412).

Рис. 412. Строение трахей насекомых. А - участок трахеи с разветвлениями. Б - стенка трахеи при большом увеличении. В - концевая клетка трахеи (по Веберу и Гольмгрену). 1 - эпителий трахеи, 2 - хитиновая выстилка трахеи, 3 - спиральная нить - утолщение хитиновой выстилки трахеи, 4 - трахея, 5 - трахеолы (тончайшие ответвления без хитиновой выстилки).

Кровеносная система незамкнута. На брюшке над кишечником расположено трубковидное сердце, разделенное на несколько камер, на границе которых находятся клапаны.

Каждая камера снабжена парой боковых отверстий. На переднем конце от сердца отходит аорта, идущая к мозгу. Аорта заканчивается отверстиями, и гемолимфа изливается в полость тела, а из полости тела через отверстия поступает снова в сердце (рис. 413).

Рис. 413. Сердце таракана. 1 - аорта, 2 - крыловидная мышца, 3 - одна из камер сердца.

Нервная система включает "головной мозг", подглоточный ганглий и брюшную нервную цепочку. Головной мозг сложно устроен. От "мозга" и брюшной нервной цепочки ко всем органам тела отходят нервы, регулирующие работу этих органов.

Есть нейросекреторные клетки, секреты которых регулируют деятельность эндокринных органов, гормоны которых участвуют в обменных процессах, линьке.

Органы чувств насекомых многообразны. У них хорошо развиты органы зрения, слуха, осязания, обоняния, вкуса. Большинство имеет сложные фасеточные глаза, приспособленные к видению на близком расстоянии.

Насекомые раздельнополы, имеют выраженный половой диморфизм. Половые железы парные. У многих насекомых самка имеет яйцеклад, при помощи которого она откладывает яйца в землю, под кору деревьев.

Развитие происходит с полным и неполным метаморфозом. При неполном метаморфозе из яиц выходят личинки, похожие на взрослое насекомое, но отличающиеся от взрослых насекомых недоразвитием вторичных половых признаков, зачаточными крыльями. После нескольких линек личинки превращаются в имаго. При полном метаморфозе из яиц выходят личинки, отличающиеся от имаго. Они имеют ротовой аппарат грызущего типа, но крыльев нет. Личинки питаются, растут и линяют. После линьки личинки превращаются в неподвижные куколки, пребывающие в состоянии покоя. В этот период происходит перестройка внутренних органов. Формирование органов имаго осуществляется за счет имагинальных дисков. Общими у личинок, куколок и имаго является нервная система и трахеи. Метаморфоз происходит под контролем гормональной системы.

Большое медицинское значение имеют представители отрядов двукрылых, вшей, блох.

6.6.1.3.1. Отряд двукрылых (Diptera)

Для представителей отряда двукрылых (Diptera) характерно наличие одной пары крыльев. Рудименты второй пары превратились в жужжальца.

6.6.1.3.1.1. Семейство мухи (Muscidae)

Из отряда двукрылых большое эпидемиологическое значение имеют синантропные (связанные с человеком) мухи (рис. 414). Комнатные мухи (Musca domestica) могут быть механическими переносчиками возбудителей брюшного тифа, дизентерии, лямблий, яиц гельминтов. Тело мухи покрыто щетинками. Длина тела от 4 до 7,5 мм. Ротовой аппарат лижуще-сосущий. Нижняя губа превратилась в хоботок, заканчивающийся сосательными лопастями. Слюна содержит ферменты, растворяющие твердое вещество. Питается муха различными органическими веществами. Голова полушаровидная, по бокам находятся крупные фасеточные глаза. На лапках имеются коготки и клейкие лопасти.

Рис. 414. Фазы развития комнатной мухи Musca domestics (из кн. Дербеневой-Уховой). А - взрослая муха. Б - яйца. В - личинка. Г - пупарий.

Развитие происходит с полным превращением. Из яиц выходят личинки, которые линяют три раза. Личинки развиваются на гниющих веществах при температуре 38-45 °С в течение 3-4 дней, при влажности 60-80%. Личинки для своего развития нуждаются в кислороде. После прекращения роста личинки перестают питаться и превращаются в неподвижную стадию - куколки, покрытые толстой кутикулой коричневого цвета, называемой пупарием. Куколки не переносят высокой температуры и высокой влажности. При благоприятных условиях период развития куколок - 3-4 дня. Вышедшие из пупария мухи проходят через слой почвы около 50 см глубиной. Продолжительность жизни мухи около 20 дней. Самка комнатной мухи в течение жизни откладывает более 600 яиц (4-6 кладок).

Борьба с мухами предполагает уничтожение отходов (мест выплода), применение инсектицидов.

У человека могут паразитировать в тканях и органах личинки некоторых мух (рис. 415). Вольфартова муха (Wohlfahrtia magnified), крупная светло-серого цвета, 9-15 мм длиной, на брюшке круглые пятна по бокам. Взрослые мухи питаются соками растений. Самки живут около месяца. Они способны откладывать живых личинок, длиной около 1 мм, в ткани животных или в уши, нос, глаза и повреждения кожи человека. В тканях личинки находятся 3-5 дней. Наблюдается паразитизм личинок. Заражение происходит вне дома. Личинки выедают ткани, вызывают кровотечение, нагноение и возникает заболевание, называемое миазом. Миазы могут кончиться смертью человека. Личинки перед окукливанием покидают хозяина и уходят в почву. Распространены в степной зоне.

Рис. 415. Короткоусые двукрылые, паразитирующие на личиночной фазе (по разным авторам). А - самка Wohlfahrtia magnifies. Б - личинка Wohlfahrtia magnifica. В - самка Dermatobia hominis, откладывающая яйца на кровососущую муху. Г - самка желудочного овода Gastrophiliis instetinalis, Д - личинка полостного овода Oestrus ovis. E — личинка желудочного овода Gastrophilus instetinalis.

Муха цеце (Glossina palpalis), обитающая в тропической Африке, питается кровью. Нападает на позвоночных животных и человека (см. рис. 324). Сосет кровь в течение 1 минуты. Живет 6 недель, за это время питается 10-12 раз. Муха цеце переносит трипаносому, возбудителя африканской сонной болезни. Это специфический переносчик трипаносом.

6.6.1.3.1.2. Семейство Комары (Culicidae)

К двукрылым относят также комаров. Это кровососущие насекомые. Цикл развития происходит с полным превращением. Самки имеют колюще-сосущий ротовой аппарат. Кровь нужна для созревания яиц.

Комары обладают хорошим обонянием и способны улавливать запах человека или животных на больших расстояниях. Самки нападают на человека с наступлением сумерек. Самцы питаются соками растений.

Малярийные комары (Anopheles maculipennis) переносят возбудителя малярии - малярийного плазмодия (рис. 416). Обыкновенные комары (Culex sp.) переносят возбудителя японского энцефалита, туляремии (рис. 417).

Рис. 416. Фазы развития комара Anopheles (по разным авторам). А - самка (внешний вид). Б - головка самки. В - яйцо. Г - личинка. Д - положение личинки в воде во время питания. Е - куколка. Ж - поза покоя взрослого комара.

Рис. 417. Фазы развития немалярийных комаров (по разным авторам). А - голосамки. Б - кладка комаров р. Culex. В - личинка. Г - положение личинки в воде во время питания. Д - куколка. Е - поза покоя взрослого комара (Culex).

Малярийные комары, их личинки и куколки отличаются от обыкновенных. Длина и форма щупиков различны и это отличительные особенности комаров.

У самок обыкновенных комаров нижнечелюстные щупики в 3 раза короче, чем хоботок, а у малярийных - равны хоботку. У самцов комара обыкновенного нижнечелюстные щупики длиннее хоботка, не имеют утолщений на концах; у самцов малярийного комара щупики по длине равны хоботку и имеют утолщения на концах.

Яйца, отложенные самкой малярийного комара на поверхности воды плавают по одиночке. Для этого они имеют воздушные камеры. Самки обыкновенного комара откладывают яйца на воду, склеивая их и образуя "лодочку".

Из яиц выходят личинки. Личинки малярийного комара на спинной стороне предпоследнего членика имеют пару стигм. Эти личинки располагаются параллельно поверхности воды. Живут в чистых водоемах.

Личинки обыкновенного комара на предпоследнем членике брюшка имеют дыхательный сифон в виде узкой трубочки со стигмой на свободном конце. Личинки обыкновенных комаров располагаются под углом к поверхности воды, прикрепляясь концом сифона.

Личинки усиленно питаются и растут, 4 раза линяют и превращаются в стадию куколки.

Рис. 418. Главные отличительные признаки малярийных и немалярийных комаров. 1 - поплавки яйца анофелес, 2 - дыхальца личинок, 3 - дыхательные трубки куколок, 4 - усики (антенны), 5 - нижние челюстные щупики, 6 - хоботок, 7 - глаза, 8 - грудной отдел, 9 - брюшко взрослого комара.

Куколки не питаются. На стадии куколки происходит перестройка внутренних органов и появляются органы взрослого комара. Куколки комара подвижны и могут плавать. Тело куколки состоит из широкой головогруди и узкого брюшка из 9 сегментов. У малярийного комара на спинной стороне головогруди расположена пара дыхательных трубочек, расширенных вверху в виде воронок, у обыкновенного комара дыхательные трубочки имеют цилиндрическую форму.

Из куколок вылупляются комары, сначала бесцветные. Через несколько минут крылья комаров расправляются, приобретают нормальную окраску и насекомые слетают с поверхности воды.

При посадке брюшко малярийного комара приподнято и находится под углом к поверхности, а у обыкновенного комара при посадке брюшко находится параллельно поверхности (рис. 418).

Продолжительность жизни самки в теплое время года до 3 месяцев.

Уничтожают комаров на всех стадиях развития. Для избавления от взрослых форм применяют различные инсектициды.

6.6.1.3.1.3. Род Москиты (Phlebotomus)

В странах с субтропическим климатом обитают москиты (Phlebotomus pappatasii, рис. 419). Длина их от 1,3 до 3,5 мм, окраска от светло-желтой до серо-коричневой. Тело и крылья сильно опушены. Москиты имеют колюще-сосущий ротовой аппарат. Развитие происходит с полным превращением. Самцы питаются соками растений. Самки - кровью человека и животных. Активны ночью и в сумерки в жаркое время года. Москиты - специфические переносчики возбудителей кожного и висцерального лейшманиоза, лихорадки паппатачи. Возможна трансовариальная передача возбудителей. Москиты могут быть эктопаразитами, укусы их болезненны и способны вызывать зуд. Москиты могут обитать вблизи жилища человека или в дикой природе. Они живут в норах грызунов, под кучами мусора, в глинобитных жилищах, в гнездах птиц, пещерах, в дуплах деревьев.

Рис. 419. Москит, а - яйцо, б, в - личинки, г - куколка, д - имаго.

Меры борьбы связаны с очисткой территории от мусора, использованием инсектицидов, содержанием в чистоте жилищ, применением средств, препятствующих проникновению москитов внутрь помещений (использование противомоскитных сеток и др.).

6.6.1.3.2. Отряд Блохи (Aphanipterа)

Большое медицинское значение имеет отряд Блох (Aphanipterа). Это вторично-бескрылые насекомые, во взрослом состоянии питаются кровью. Они имеют колюще-сосущий ротовой аппарат. Блохи являются промежуточными хозяевами некоторых гельминтов и могут быть резервуаром и переносчиком возбудителей чумы крысиной, сыпного тифа и туляремии. Блохи специфичны и могут обитать на собаках, кошках, грызунах, птицах и человеке (рис. 420).

Рис. 420. Блохи и стадии их развития (из кн. Е. Нобля и Н. Нобля). А - личинки. Б - куколка в коконе, покрытом частицами пыли. В - человеческая блоха Pulex irritans. Г - песчаная блоха Tunga penetrans.

Размеры от 1 до 5 мм. Тело покрыто волосками и щетинками. Блоха имеет голову, грудь и брюшко, сплющенное с боков. Третья пара ног длинная, с мощной мускулатурой (прыгательные ножки). Некоторые могут прыгать до 20 см в высоту на расстояние до 50 см.

Развитие блох происходит с полным превращением. Самки откладывают яйца в сухом мусоре, в норках животных, в гнездах птиц, в шерсти животных. Через 3-5 дней из яйца выходит червеобразная личинка, имеющая ротовой аппарат грызущего типа. Личинка линяет 3 раза, покрывается паутинным коконом и превращается в куколку, ведущую неподвижный образ жизни и не питающуюся. Блоха на стадии куколки может оставаться от 7 дней до года, если отсутствует хозяин. Из куколки выходит взрослое насекомое. При нормальных условиях блохи живут 3-4 месяца.

При сосании крови больного животного, блоха вместе с кровью поглощает возбудителей чумы. Чумные палочки в кишечнике блохи размножаются и образуют пробки, препятствующие прохождению следующей порции крови. При укусе и сосании крови зараженная блоха отрыгивает в ранку нового хозяина кровь и пробку из чумных бактерий и заражает его. В ранку могут попасть также испражнения блох, содержащие чумные палочки.

Чума относится к числу особо опасных инфекций. Ее относят к природно-очаговым факультативно-трансмиссивным заболеваниям, потому что чумой можно заразиться также воздушно-капельным путем.

В дикой природе в очагах чумы болеют грызуны. В распространении чумы наибольшую роль играют блохи крыс, сусликов, тарбаганов.

Борьба с блохами связана с чистотой в помещениях, где живут люди, заделыванием щелей и мытьем полов, уничтожением грызунов (основных источников возбудителей чумы, крысиного тифа), с применением инсектицидных препаратов.

6.6.1.3.3. Отряд Вши (Anoplura)

Постоянными паразитами человека и млекопитающих могут быть вши (Anoplura). Каждый вид приспособлен к определенным хозяевам. Паразитами человека являются головная (Pediculushumanus capitis), платяная (Pediculus humanus humanus) и лобковая вши (Phthirus pubis) (рис. 421).

Рис. 421. Вши и их яйца. А и Б - головная вошь (самец и самка). В - платяная вошь (самец). Г - лобковая вошь (самка). А1 - яйца (гниды платяной вши). Б1, В1 - яйца головной вши. Г1 - яйца лобковой вши; к - крышка яйца; р - волос, d - клеевая масса.

Вши - это кровососущие насекомые, имеющие колюще-сосущий ротовой аппарат. Они способны переносить возбудителей сыпного и возвратного тифов, являются эктопаразитами, вызывающими заболевание - педикулез (вшивость).

Вши развиваются с неполным превращением и весь их жизненный цикл связан с пребыванием на теле или одежде хозяина.

Тело вшей уплощено в дорзовентральном направлении. Это вторично-бескрылые насекомые. Сильные, слегка укороченные конечности вшей широко расставлены. На концевом членике лапки имеются крупные подвижные коготки, с помощью которых вошь прикрепляется к хозяину.

Лобковая вошь (площица) - эктопаразит, имеет короткое и широкое тело. Нет четких границ между грудью и брюшком. Размеры самца около 1 мм, живет до 22 дней. Самка около 1,5 мм, живет 26 дней.

Живет площица в волосах лобка, иногда в бороде, на ресницах. Лобковая вошь присасывается к телу человека и вызывает сильный зуд. На теле появляются пятна овальной или округлой формы размером 0,5-1,5 мм, голубоватой окраски. Пятна видны 3-4 дня и через 8-12 дней исчезают.

Головная и платяная вши имеют короткую голову и широкое брюшко, тело удлинено.

Головная вошь паразитирует в волосах на голове. Она серого цвета, по бокам груди и брюшка имеются темные пигментные пятна. Боковые вырезки на брюшке более заходят вглубь. Размеры самца 2-3 мм, самки - 2-4 мм.

Платяная вошь имеет размеры 4,7 мм, обитает на одежде, соприкасающейся с телом человека, где температура 28-30 °С, оптимальная для жизни вшей. С одежды они переползают на поверхность тела для ежедневного кровососания, которое для вшей является обязательным. Голодные вши погибают через 2-10 дней. Вши чувствительны к высокой температуре, но устойчивы к отсутствию кислорода. На этих свойствах основаны способы борьбы с вшами.

Развитие вшей происходит с неполным превращением. Яйца вшей называют гнидами. Самки откладывают яйца, прикрепляя их к волосам или одежде. Из отложенных яиц через 5-8 дней при температуре 30 °С вылупляются личинки. Вышедшие из яйца личинка сосет кровь. Через 2-5 дней превращается в нимфу I, через 5 дней после линьки в нимфу II, а через 8 дней нимфы линяют и превращаются в самцов и самок. Вши эктопаразиты. Паразитирование вшей на человеке и их укусы вызывают зуд кожи, пигментацию, расчесы и занос инфекции. На голове волосы могут склеиваться и образовывать колтун.

Вши - специфические переносчики сыпного и вшиного возвратного тифа.

Возбудители сыпного тифа - внутриклеточные паразиты - риккетсии Провачека. Вши питаются кровью больного сыпным тифом и всасывают риккетсий с кровью. В желудке вшей риккетсии интенсивно размножаются, клетки эпителия разрушаются и риккетсии оказываются в просвете желудка, а затем в кишечнике. Заражение сыпным тифом происходит при втирании фекалий в ссадины и расчесы на теле.

Возбудители возвратного тифа - спирохеты Обермейера, которые из кишечника вшей переходят в гемолимфу. Заражение происходит при раздавливании вшей и попадании гемолимфы в ранку от укуса.

Меры борьбы с вшами связаны с уничтожением вшей на теле человека, на одежде. Для этого необходимо соблюдать правила личной гигиены, обеззараживать и дезинфицировать одежду, мыть полы.

6.6.1.3.4. Отряд Таракановые (Blattoidea)

Тараканы (синантропные виды) обитают в домах. Они не являются паразитами, но вред человеку могут принести, распространяя возбудителей некоторых заразных болезней (желудочно-кишечных инфекций, яиц гельминтов, возбудителей дифтерии, туляремии и др.). В жилищах человека чаще всего живут два вида тараканов: рыжий (Blatta germanica) и черный (Blattaorientalis) - рис. 422.

Рис. 422. Внутреннее строение черного таракана (Blatta orientalis), A - со спинной стороны. Б - вид сбоку: 1 - резервуар слюнной железы, 2 - слюнная железа, 3 - зоб, 4 - мускулистый желудок, 5 - средняя кишка, 6 - пилорические придатки, 7 - мальпигиевы сосуды, 8 - задняя кишка, 9 - трахейная система, 10 - брюшная нервная цепочка, 11 - семенники, 12 - придаточные железы.

Тараканы имеют ротовой аппарат грызущего типа, длинные усики, уплощенное тело, две пары крыльев. У самок крылья недоразвиты. На конце брюшка есть хвостовые придатки в виде церков (гомологичные конечностям). Развитие с неполным превращением. Длина прусака 11-12 мм, черного таракана 19-26 мм. Тараканы активны ночью. Питаются пищевыми отбросами.

Распространены повсеместно.

Профилактика и меры борьбы с тараканами связана с уборкой пищевых отходов, хранением пищевых продуктов в местах, недоступных для тараканов, применением инсектицидов.