Jun
22
Процесс пищеварения
Пищеварение — это совокупность процессов, включающих механическое измельчение пищи и химическое (главным образом ферментативное) расщепление пищевых веществ на компоненты, пригодные к всасыванию и участию в обмене веществ. Как наиболее типичный обычно рассматривается процесс пищеварения у тараканов, саранчовых, жуков. Он начинается в ротовой полости. Пища измельчается мандибулами и максиллами и смачивается слюной. Слюна содержит амилазы, которые обеспечивают расщепление крахмала. Сосущие насекомые сначала вводят слюну в жидкую пищу, а затем ее всасывают. Язык (гипофаринкс) проталкивает пищу дальше в глотку. В механической переработке пищи участвует также мышечный желудок, где она перетирается. Железы, секретирующие слюну, расположены под средней кишкой и связаны с нижней губой. У гусениц и личинок перепончатокрылых эти железы секретируют шелк, у кровососущих — антикоагулянты, у клопов — ядовитые вещества. Основная химическая переработка пищи происходит в средней кишке. Химическая переработка пищи слагается из процессов гидролиза трех ее основных компонентов — белков, жиров и углеводов. Гидролиз белков, жиров и углеводов идет за счет действия множества ферментов. Основные ферменты — амилаза, мальтаза, инвертаза, трипаза, пептидаза и липаза. Протеазы (трипаза, пептидаза) отвечают за расщепление белков до аминокислот, карбогидразы (амилаза, мальтаза, инвертаза, целлюлаза) — за расщепление углеводов до моносахаров, а липазы — за расщепление жиров до глицерина и жирных кислот. Моносахара, аминокислоты, глицерин и производные жирных кислот интенсивно всасываются эпителиальными клетками средней кишки. Действие ферментов в значительной степени зависит от кислотности среды в кишечнике. Кислотность (рН) средней кишки может варьировать от 5,8 — 6,9 (кузнечик), 6,6 — 7,4 (колорадский жук) до 9,0 — 9,4 (гусеницы). Набор ферментов меняется в зависимости от того, чем питается насекомое из поколения в поколение. Меняется он и в разных фазах развития. Так, листогрызущие гусеницы бабочек имеют все три группы ферментов, а взрослая бабочка из этого набора сохраняет только инвертазу, позволяющую питаться сахаром нектара. Особенно трудно перевариваются высокомолекулярные вещества, в частности древесина, которая состоит в основном из клетчатки, лигнина и гемицеллюлоз. Кроме того, в небольшом количестве в ней содержатся крахмал, жиры и масла, органические кислоты, дубильные вещества, пигменты и другие химические вещества. Лигнин никогда не переваривается, а клетчатка и гемицеллюлоза — только некоторыми видами насекомых. В связи с этим различают три группы насекомых, у которых личинки усваивают только содержимое клеток (древогрызы, некоторые усачи, ложнокороеды); усваивают также углеводы клеточных стенок, включая гемицеллюлозу, но не усваивают клетчатку (короеды); кроме углеводов усваивают и клетчатку (точильщики, некоторые усачи). В задней кишке ферменты не выделяются, но здесь также возможно всасывание пищи. Важнейшая функция задней кишки — отсасывание воды из остатков пищевой массы и вывод экскрементов наружу через анальное отверстие. Экскременты имеют определенные структуру и форму, по которым можно определить, к какой систематической группе принадлежат насекомые. Помимо выведения экскрементов и всасывании воды в задней кишке переваривается пища с помощью симбионтов. В питании насекомых древесиной большую роль играют организмы-симбионты, как правило, это грибы, обитающие в мешочках и выступах пищеварительного канала и способствующие разложению поступающей туда клетчатки (например, у личинок большого соснового слоника Callirus (Hylobius) abietis, термитов, некоторых усачей). Самки короедов древесинников вносят в ходы, которые прогрызают в древесине, споры грибов, а самки рогохвостов закладывают споры при откладке яиц. Споры прорастают, и мицелий гриба в дальнейшем служит пищей для личинок короедов. У ряда хищных насекомых, например у жужелиц, стрекоз, флёрниц (златоглазка), божьих коровок, пищеварение частично внекишечное. Сок средней кишки вливается в тело жертвы по челюстным каналам и таким образом переваривание начинается раньше проглатывания. Имагинальная форма многих видов насекомых не питается и существует за счет жировых запасов (обоеполое поколение хермесов, монашенка, непарный шелкопряд, сосновый шелкопряд, оводы, подёнки и т.п.). У таких насекомых ротовой аппарат часто редуцирован. У подёнок пищевой канал приобретает другие функции — он наполнен воздухом, что облегчает полет.