Končetiny hmyzu Jsou ventrální, to znamená, že se nacházejí na spodním povrchu těla, hrudní přívěsky, s jejichž pomocí se hmyz pohybuje po vodorovných nebo svislých plochách, a také vykonávají další funkce.
Díky evoluci vznikla bohatá diverzita jak samotných členovců, tak jejich mnoha variet končetin. Evoluční procesy se od sebe extrémně liší. Členovci jsou považováni za nejúspěšnější živé organismy na planetě, pokud jde o rozmanitost formy a absolutní počet. Třída je rozdělena do několika skupin:
- trilobiti, kteří jsou nyní vyhynulí;
- hmyz;
- korýši (jako jsou krevety, humři, krabi);
- cheliceráty, včetně vrápenců, pavouků a štírů.
Účinnosti evoluční větve třídy členovců včetně hmyzu je dosaženo díky jejich modulární architektuře. Tato zvířata mají těla sestávající z řady nadbytečných segmentů, které lze upravovat a upravovat. Některé segmenty jsou určeny pro křídla, zatímco jiné jsou antény, nohy, krmné orgány nebo speciální párovací zařízení.
Opatrně! Pokud učitel v práci odhalí plagiát, nelze se vyhnout velkým problémům (až vyloučení). Pokud nemůžete napsat sami, objednejte zde.
Vědci získali obrovské množství dat prostřednictvím podrobné analýzy genetických mechanismů ovocné mušky Drosophila melanogaster. Výzkum genetiky tohoto hmyzu pokračoval po staletí. V tomto procesu bylo identifikováno mnoho genů, které jsou zodpovědné za segmentaci a vývoj končetin. Hlavním z nich je třída regulačních genů, genů Hox, které jsou zodpovědné za procesy, jako jsou:
- kódování DNA-vazebných proteinů;
- řízení vývoje v rané fázi.
Hmyz se vyznačuje šesti nohami, které jsou uspořádány do párů v každém ze tří hrudních nebo středních segmentů těla. Tato struktura je společná pro každý z více než milionu druhů hmyzu.
Na rozdíl od hmyzu existují členovci (například korýši), kteří mají nestejný počet přizpůsobení pro pohyb vodou. Některé z nich se vyznačují přítomností nohou na každém segmentu hrudníku a břicha. Hmyz v procesu evoluce ztratil své břišní končetiny.
Při funkčních změnách proteinu Ultrabithorax (Ubx) je vývoj břišních končetin hmyzu blokován. Tento protein je kódován jedním z Hox genů. Studie embrya Drosophila odhalily potlačení exprese v přední části těla jiného genu, Distalless (Dll), na kterém závisí tvorba končetin.
Zatímco korýši se vyznačují udržováním vysoké úrovně exprese proteinu Ubx pro každou vyvíjející se končetinu.
V tomto smyslu můžeme hmyz přirovnat k sametovým červům, což jsou zástupci onychoforů. Jsou blízkými příbuznými členovců s končetinami v každém segmentu těla. V tomto případě dochází v některých z těchto formací k expresi proteinu Ubx. Lze uzavřít, že exprese proteinu Ubx souvisí s procesem vývoje končetin u hmyzu, včetně Drosophila.
Další studie byly zaměřeny na studium abnormální exprese proteinu Drosophila Ubx v předpokládaném thoraxu transgenního embrya tohoto hmyzu. Vývoj končetiny byl brzděn represí Dll.
Na druhé straně nebyl pozorován vliv abnormální exprese Ubx proteinů onychoforů a korýšů na expresi Dll a na tvorbu hrudních končetin. Na základě těchto pozorování bylo navrženo, že protein Drosophila Ubx je funkčně odlišný od proteinů Ubx onychoforů a korýšů.
Drosophila Ubx protein má pravděpodobně na alanin bohatý peptid spojený s represí genové transkripce. Tento peptid není pozorován u onychoforů. V korýšském proteinu Ubx je další peptid, který moduluje aktivitu peptidu bohatého na alanin a pravděpodobně další místa represe v korýšovém Ubx proteinu.
Pokud je tento regulační peptid odstraněn z korýšového proteinu Ubx, pak bude exprese DII v embryu mouchy potlačena. V opačné situaci lze úpravou proteinu Ubx vrtule včetně regulačního peptidu jeho represorovou aktivitu zrušit.
Tento peptid zahrnuje oblasti možné fosforylace kaseinkinázou, která umožňuje korýšovému proteinu Ubx plnit funkci podmíněného represoru: potlačení exprese genu Antennapedia Hox (Antp) v hrudní oblasti bez změny exprese Dll v podobném papírové kapesníky.
Proces divergence mezi korýši a hmyzem byl pravděpodobně doprovázen vývojem proteinu Ubx z konstruktoru na represor tvorby končetin u hmyzu.
U onychoforů funguje jako aktivátor tvorby končetin. Po divergenci onychoforů a členovců získává protein Ubx blízko svého karboxylového konce represorovou doménu bohatou na alanin.
Pokud vezmeme v úvahu hmyzí organismus, můžeme vidět, že tato doména implementuje mechanismy konstitutivní represe. U hmyzu brání vývoji břišních končetin. Díky tomu tento proces výrazně snižuje celkový počet končetin ve srovnání s korýši.
Blízkými příbuznými členovců jsou onychoforové, včetně červců sametových. Mají končetiny na každém segmentu těla. Ubx protein hraje v těchto organismech roli aktivátoru. Po divergenci onychoforů a členovců tento protein získal jednu nebo více represorových domén, které potlačují vývoj končetin.
U hmyzu jsou tyto domény spojeny s konstitutivní represí cílových genů, jako jsou Antp a DII. Podle některých předpokladů zahrnuje onychoforový protein jak represorovou doménu, tak regulační peptid, který ztratil hmyz, ale korýši jej zadrželi.
Dalším příkladem evolučního procesu je, že zadní křídla byla přeměněna na křídla pozůstatková, tedy halteres. Tento proces je charakteristický pro skupinu hmyzu, Diptera, včetně Drosophila.
Důvody pro takové transformace jsou „cis-regulační sekvence“ umístěné v úsecích DNA, které sousedí s genem a ovlivňují jeho expresi. Drosophila halteres se tvoří postupným získáváním vazebných míst pro protein Ubx v cis-regulačních oblastech DNA zbývajících „genů růstu“, například bezkřídlých a dekapentaplegických.
U hmyzu hraje protein Ubx roli lokálního represoru. Když je exprimován v zadních křídlech motýlů, neinterferuje s jejich růstem, pravděpodobně kvůli absenci vazebných míst pro protein Ubx v cis-regulačních oblastech DNA genů pro růst motýlů.
Hmyz dvoukřídlých se vyznačuje nahrazením zadního páru křídel základními útvary zvanými halteres. Vznikají potlačením vývoje křídel proteinem Ubx, který potlačuje růst ohlávek.
Na druhou stranu, Lepidoptera, včetně můr, mají vysoce vyvinutá zadní křídla. V tomto případě chybí proces represe Ubx růstovým proteinem zadních křídel. U motýlů je tento protein potřebný k regulaci genů, které určují vlastnosti křídel v zadní a přední části, například protein Ubx určuje jejich barvu a tvar.
Stavba a typy končetin hmyzu, příklady
Zástupci třídy členovců potřebují končetiny nejen k pohybu během života. Hmyz také potřebuje nohy, aby mohl vykonávat další funkce. Účel končetin je určen několika podmínkami:
- místo výskytu;
- strava a způsob stravování;
- způsoby ochrany.
Kvůli různým podmínkám mají různé druhy hmyzu různé končetiny. Mohou být určeny pro:
- průchozí zařízení;
- pohřbívání mrtvých zvířat;
- stavba hnízda;
- ochrana před útokem;
- výživa;
- skoky;
- cestování po vodě a vzduchem;
- běh.
Larvy nebo housenky hmyzu mají končetiny, které se liší od končetin dospělých jedinců. V tomto případě nejsou zařízení rozdělena na segmenty a také postrádají další anatomické vlastnosti. Larvy mají krátké, obvykle měkké, četné nohy. Útvary jsou na koncích doplněny širokými nebo úzkými přísavkami. Nohy mladých jedinců se dělí na hrudní a břišní, jako např. u housenky zavíječe.
Dospělí, kteří patří do třídy hmyzu, mají tři páry končetin. Hrudní oblast těla zahrnuje tři segmenty, z nichž každému je přiřazen jeden pár nohou. Útvary jsou fixovány na spodní straně v hrudní oblasti. Končetiny se skládají ze segmentů (segmenty vzájemně pohyblivě spojené).
Každá noha hmyzu je kloubově spojena s tělem v oblasti coxy, která se nachází na spodním povrchu těla. Počínaje koxální dutinou jsou segmenty umístěny:
Pomocí coxy a trochanteru je zajištěna pohyblivost nohy vzhledem k tělu. Pomocí zbývajících segmentů se hmyz pohybuje po různých površích. Na přechodu stehna s bércem je koleno, které je také charakteristické pro stavbu vyšších zvířat. Tento segment se nazývá kolenní nebo kolenní kloub.
V běžných případech je každý segment nohy charakterizován přítomností jedné části. Někdy může být trochanter rozdělen na pár segmentů. Holeň může mít trny a ostruhy. Například střevlíci mají holeň se speciálním zářezem, pomocí kterého si hmyz čistí tykadla.
Segmenty končetin jsou charakterizovány poklesem tloušťky od základny ke konci. Noha je doplněna o mírné rozšíření díky drápkům, které jsou nezbytné pro fixaci hmyzu na základně při pohybu po reliéfních plochách – jako je půda nebo kůra stromů.
Přísavka pomáhá hmyzu zůstat na nerovném povrchu. Nejdelším segmentem nohy je femur. V sestupném pořadí délky končetina obsahuje tibii, tarsus, coxu a trochanter. Uvažovaný poměr velikostí segmentů je nejběžnější, ale neplatí pro absolutní pravidlo. Existuje mnoho druhů hmyzu s končetinami, které jsou vzhledově zcela odlišné.
Zástupci této skupiny třídy členovců se liší v závislosti na životním stylu. Pro někoho je důležité, aby mohl vylézt po stopkách s hladkým povrchem, jiný se přizpůsobil životu ve vodním prostředí, jiný hmyz je dravec a má vhodné úpravy pro lov. Tyto podmínky mají významný dopad na stavbu nohou.
Běžecké končetiny jsou pro střevlíky charakteristické. Takové nohy jsou tenké a dlouhé. Pomocí běžících a chodících končetin hmyz realizuje základní funkce spojené s pohybem a průzkumem biotopu.
Chodící nohy se vyznačují širokým a zploštělým nártem, jako má listový brouk.
Kobylky mají skákací končetiny. V tomto případě mají nohy zesílené a prodloužené boky.
Krtonožci mají hrabací končetiny. U takových nohou se stehno a bérce rozšiřují a zkracují, doplněné o zuby.
Uchopení nohou kudlanky nábožné. Stehno a holeň takových končetin jsou pokryty ostny nebo zuby, které jsou výrazně protáhlé.
Sběrné nohy jsou pro včely dělnice nezbytné. Zvláštností těchto nohou je přítomnost pylového koše v oblasti bérce. Včelí nohy jsou také vybaveny kartáči podobnými vlasům, které hmyzu umožňují sbírat pyl.
Plavací končetiny jsou charakteristické pro plavouny. Mají plochý a široký tvar s chloupky.
Charakteristika funkcí hlavních typů končetin hmyzu
Nejstarším typem končetin u hmyzu jsou běhající a chodící nohy. Dlouhým vývojem vznikly další typy. Proces změny končetin je spojen s nutností přizpůsobit se různým podmínkám prostředí.
Běžecké končetiny mají protáhlý tvar. Zařízení jsou štíhlá. V závislosti na vlastnostech druhu mohou být tarsus, tibie, femur a coxa takových nohou úzké nebo široké. Tento typ končetin je charakteristický pro šváby a střevlíky.
Pomocí chodících nohou se hmyz pohybuje pomalu. Tento typ končetin najdeme u tesaříka a listonoha. Tyto organismy se pohybují z jednoho rostlinného listu na druhý a v klidu při tom ohlodávají vegetaci.
Zadní a méně často střední končetiny hmyzu se zpravidla přeměňují na plavecká zařízení. Takové útvary jsou doplněny dlouhými chlupy, které tvoří širokou veslařskou plochu v podobě jakéhosi vesla. Biotopy hmyzu s plovacími končetinami jsou vodní plochy. Funkční zařízení vám umožní plavat a potápět se poměrně snadno. Plavoucí brouci, hladomilci a milovníci vody mají plavací nohy.
Skákavý vzhled končetin je charakteristický pro zástupce řádu Orthoptera. Například u sarančat, kobylek a cvrčků je poslední pár nohou protáhlý a silný. Tato konstrukce končetin umožňuje hmyzu skákat až do výšky 80 cm.Pokud současně roztáhne křídla, vzdálenost, kterou urazí, může dosáhnout 10 m.
Rytí končetiny jsou charakteristické pro krtonožky, hnojníky a májovky. Zpravidla se první pár nohou přeměňuje na tento typ. Taková zařízení jsou výkonná, plochá a krátká.
U hmyzu, jako jsou včely a čmeláci, lze vidět potravu nebo nohy koše. Zadní nohy těchto druhů jsou doplněny speciálními oblastmi, které jsou obklopeny protáhlými chitinovými chlupy. Takové formace se nazývají koše. Pohybující se mezi květy rostlin se hmyz pokryje vrstvou pylu, který přilne k chlupům těla.
Pomocí speciálních kartáčů umístěných na jejich končetinách včely sbírají květinový pyl a plní si jím košíky. Z ulpělých prachových částic se vytvoří hrudka zvaná pyl. Hmyz transportuje nasbíraný pyl do úlu a ukládá jej do plástu. Díky tomu vzniká chléb s vysokou koncentrací nektaru. Včely tak hromadí bílkovinnou potravu pro včelí rodinu.
Kudlanka nábožná má chápavé končetiny. Nohy jsou pokryty ostrými ostny, pomocí kterých může hmyz držet svou kořist.
Sací nohy jsou adaptace, které jsou charakteristické pro samce určitých druhů hmyzu, jako jsou plavci a střevlíci. Takové nohy jsou na koncích vybaveny rozšířenými segmenty. Končetiny jsou nezbytné k tomu, aby hmyz uchopil samičky při páření.
Přední končetiny mnoha hmyzu, včetně zástupců řádu blanokřídlých a motýlů, jsou doplněny o přístroj, kterým čistí tykadla, spirakuly a další části těla. Zařízení vypadá jako vybrání na konci holenní kosti, vybavené hřebenem skládajícím se z tvrdých štětin a trnů na prvním segmentu nohy. Pomocí této formace se hmyz stará o svůj vzhled.
Hrudní oblast těla hmyzu nese tři páry končetin. Za výchozí končetiny se považují končetiny kráčivé. Když hmyz ovládá různá životní prostředí, jiné způsoby pohybu nebo když jeho končetiny získávají jiné funkce, mění se i jejich struktura, která je svou povahou adaptivní. Končetina se skládá z těchto částí: coxa, trochanter (trochanter), femur, tibie a vícesegmentový tarsus (obr. 113). Kloubení tarzu je druhotné: jeho segmenty nemají samostatné svaly, propíchne je společný svalový snop, jako nit v korálcích nebo růžencích. Strukturální rysy hlavních typů končetin by měly být seznámeny pomocí permanentních mikroskopických preparátů. Kromě těch, které jsou popsány níže, existují další typy končetin, které jsou méně časté, jako jsou sací nebo točivé končetiny.
Struktura běžících končetin černého švába (Blatta orient-talis). Běžecké končetiny jsou považovány za modifikaci kráčivých končetin nebo jsou odděleny do samostatného samostatného typu. Běžící končetina švába černého se skládá z coxy, trochanteru, stehenní kosti, tibie a tarzu (obr. 113, A). Coxa je hlavní segment, který je nehybně připojen k hrudnímu sternitu. Trochanter švábů, stejně jako u mnoha jiných druhů hmyzu, je miniaturní, poněkud posunutý do strany a umístěný podél kloubu coxy a stehna. Stehenní kost je největší podlouhlý segment. K němu je připojena také podlouhlá, ale tenčí holenní kost. Segmentovaný tarsus, délkou srovnatelný s tibií, mírně nese na vrcholu.
ImArthropoda
Třída Hmyz 223
Obr. 113. Typy končetin hmyzu: А – chůze; Б — skákání; В – kolektivní; G- plavání; D- uchopení; Е – kopání; 1 – Umyvadlo; 2 – trochanter; 3 – boky; 4 – holeň; 5-noha
zakřivené drápy. Běžecké končetiny zajišťují rychlý pohyb po substrátu a drží tělo vysoko nad jeho povrchem, což je nutné například při pohybu po horkém písku. Běžecké končetiny se od vycházkových liší relativně větší délkou a štíhlostí a také stavbou tlapek. Končetiny vycházkového typu se vyznačují tlapkami se zploštělou spodní plochou nesoucí velké množství chlupů nebo chlupů a nazývané podrážka.
Struktura skokových končetin kobylek (Tettigonia spp.). Skákací končetiny zajišťují pohyb skokem, kdy je téměř okamžitě překonána značná vzdálenost. U kobylek a jiných orthoptera jsou skákací končetiny třetím párem končetin, u kterých je femur-tibia
kloub tvoří mocnou páku. Stehna těchto končetin jsou dlouhá a silná (obr. 113, B), s vyvinutými svaly. Bérce jsou také prodlouženy v poměru k délce stehen. Třetí pár bleších končetin má podobnou stavbu. (Aphanipterd). U cykasů (Cicadinea) „Pracovním“ kloubem je kyčelní kloub.
Stavba plaveckých končetin plaveckých brouků (Dytiscidae). Plavecká (veslovací) končetina se vyznačuje omezenou volností pohybu většiny jejích segmentů vůči sobě navzájem. Výsledkem je vytvoření jediné veslařské plochy, která funguje jako veslo. Měli byste věnovat pozornost velikosti a tvaru nohy (obr. 113, E). U potápěčských brouků je zřetelně zploštělý a vybavený četnými dlouhými chlupy. Při předsunutí končetin se přitisknou k ploše holeně a při pracovním zdvihu se narovnají a zvětší tak veslařskou plochu.
Všechny tři páry končetin mohou být plavecké (mnoho vodních larev brouků), střední a zadní pár (dospělí brouci plavoucí) nebo pouze zadní (veslující ploštice čeledi). Corixidae).
Struktura uchopovacích končetin vodního štíra (Nepa cinered). Přední končetiny tohoto brouka jsou vnímavé. Podle principu činnosti připomínají zavírací (kasákový) nůž nebo past: prodloužené stehno a bérce (obr. 113,5) sevřou kořist, když jsou k sobě. Tarsus, který by mohl bránit fungování takové končetiny, byl zmenšen a zůstal zachován jeden segment. Protože uchopovací končetiny používají dravci k ulovení kořisti, někdy se jim říká dravci. U kudlanky nábožné jsou uchopovací končetiny strukturovány podobně, ale bérce a stehno jsou vyzbrojeny mocnými špičatými chitinovými zuby, kterými hmyz dokáže probodnout i kůži lidské ruky (zejména dětské).
Stavba hrabacích končetin krtonožců (Gryllotalpa spp.). Přední končetiny krtonožců ryjí. Jsou určeny pro hloubení chodeb v půdě, často prostoupené četnými kořeny malých rostlin. Všechny prvky takové končetiny jsou vysoce chitinizované, zkrácené a zploštělé (obr. 113, G). Přednostně se vyvíjí holeň, která je vybavena silnými špičatými zuby. Tarsus prochází redukcí, ale je zachován.
Hnojní brouci, někteří ploštice, tesařík a kůrovec mají také hrabací končetiny, tedy hmyz, který z povahy své činnosti musí substrát hrabat nebo si v něm dělat průchody.
