Клас комах належить до типу членистоногих, де разом з багатоніжками вони утворюють підтип трахейнодишащих. Від близьких груп членистоногих вони відрізняються наступною комбінацією ознак: тіло поділено на голову, груди і черевце, є три пари ходильних ніг, у більшості видів розвинені крила.
Науці на даний момент відомо близько 1 мільйона видів комах, причому щорічно описується від 3 до 10 тисяч нових видів. Таким чином, комахи - найбільша група організмів з мешкають нині на Землі. Їх більше, ніж інших тварин і рослин разом узятих. Передбачуване число видів комах ще значніше. За різними оцінками воно становить від 3 до 30 мільйонів видів. Ентомологам-систематика належить величезна робота по опису і класифікації цього приголомшливого різноманіття. Більшість відкриттів відбувається в маловивчених і найбільш багатих комахами тропічних районах, однак і в Сибіру досить «білих плям», і список сибірських видів комах щорічно поповнюється.
Причин величезного видового різноманіття комах кілька. Перш за все, це типово наземні організми, прекрасно пристосовані до умов суші. Вся організація комах пов'язана з захистом від висихання і економією вологи. Епікутікула, тонка воскоподобние плівка на поверхні покривів, перешкоджає випаровуванню води. Трахейне дихання в сенсі економії вологи більш ефективно, ніж легенева, оскільки дихальні отвори (дихальця) дуже невеликі за розмірами і здатні закриватися. Видільна система, представлена мальпігієві судинами, виробляє кристали сечової кислоти, що зв'язують невелику кількість води. У задній кишці комах є спеціальні ректальні залози, які відсмоктують воду з формуються екскрементів і повертають її в порожнину тіла. Яйця багатьох комах теж добре захищені від втрати вологи. Таким чином, комахи прекрасно справляються з однією з головних проблем проживання в наземної середовищі - захистом від висихання.
Предки комах вже були наземними організмами, ось чому серед них немає мешканців морів і океанів. Частина комах пов'язана з прісними водоймами, де розвиваються їх личинки (бабки, поденки, веснянки, ручейники, деякі жуки і двокрилі), проте вважається, що цей зв'язок з водним середовищем вторинна. Становлення класу відбулося близько 350 мільйонів років тому - в девонського періоду. Еволюція комах протікала бурхливо, і вже в наступному, кам'яновугільному періоді, сформувалися всі сучасні загони комах.
Еволюція комах тісно пов'язана з еволюцією рослин. Освоєння суші йшло паралельно з розселенням рослин від приводних ділянок на більш піднесені - плакорні. У крейдяному періоді з появою квіткових покритонасінних рослин між ними і комахами сформувалися тісні зв'язки. Більшість сучасних квіткових рослин запилюється комахами. З іншого боку, саме квіткові є основними кормовими об'єктами комах-фітофагів. Становлення і диференціація окремих груп комах, ймовірно, відбувалися при переході від проживання в грунті і підстилці до проживання в більш високому ярусі - на рослинності. З цим пов'язана і поява польоту.
Серед усіх безхребетних тільки комахи мають крила і освоїли повітряне середовище. Політ - ефективне і економічний засіб пересування. На 78 метрів польоту бджола витрачає стільки ж енергії, як на 3 метри "пішки". Здатність комах до розселення вражає. Особливо добре відомі міграції перелітних сарани, описані ще в Біблії. Саранча легко перетинає Середземне море, а з кораблів спостерігали зграї летить сарани за тисячу кілометрів від берега. У лабораторії сарана показувала чудеса витривалості, і літала без посадок на протязі 6 діб, обертаючи легку карусель, до якої була прив'язана ниткою.
Мабуть, найбільш відома американська мігруюча метелик монарх, яка здійснює регулярні перельоти з США в Мексику, де зимує, а потім знову повертається на батьківщину для розмноження. Окремі екземпляри монархів, підхоплені повітряними течіями, припиняли Атлантичний океан, їх знаходили на узбережжі Англії і Франції.
Активне або пасивне розселення за допомогою крил допомагає комахою освоювати нові території. Крила є потужним фактором видоутворення, оскільки сприяють виникненню ізольованих популяцій, наприклад, на островах, які дуже швидко відокремлюються в самостійні види.
Варто сказати і про швидкість польоту комах. Найкращими літунами вважаються метелики-Бражник, що володіють загостреними крилами, обтічним тілом і потужної Крилової мускулатурою. Бражники здатні летіти зі швидкістю 50 кілометрів на годину на великі відстані. Якщо зіставити швидкість польоту і розміри тіла комахи, то така відносна швидкість буде в 5 разів більше, ніж у сучасного реактивного літака. Бражники здатні зависати в повітрі, і подібно колібрі висмоктують довгим хоботком нектар з квітів, які не сідаючи на них. Під час польоту споживання кисню у метеликів зростає в 150 разів у порівнянні зі станом спокою. Але все ж рекордсменами серед літаючих комах є великі бабки, які в момент переслідування видобутку здійснюють кидки зі швидкістю 100 кілометрів на годину.
Одна з причин видового різноманіття комах - їх дрібні розміри. У порівнянні з великими організмами вони мають цілий ряд переваг, таких як освоєння нових середовищ існування, економія енергії і харчових ресурсів для свого розвитку. Більшість комах і особливо їх личинки ведуть потайний спосіб життя. Дрібні розміри роблять можливим активне використання природних порожнин в грунті, підстилці, під корою, в гниючих субстратах, а також перехід до проживання в тканинах живих рослин і до паразитизму. Освоєння нових екологічних ніш веде до бурхливого видоутворення.
Найбільш поширені розміри комах - від 3 до 20 мм. Найдрібніші, такі як жуки-перокрилкі, не перевищують 0,2 мм, що не набагато більше інфузорії-туфельки. Гіганти світу комах живуть в тропіках. Найдовшим вважається індонезійська палочник, що досягає 38 см, але тіло його не товще пальця. Рекорд серед метеликів належить бразильської совку-Агрипини, яка в розмаху крил досягає 30 см. Ця нічна метелик володіє скромною сіро-білим забарвленням. Чудово пофарбовані метелики-Птіцекрилка, що живуть на островах Тихого океану і в південно-східній Азії. Вони по праву вважаються найбільшими денними метеликами, досягаючи в розмаху крил до 20-25 см. Одними з найбільших жуків вважаються африканські бронзовки-голіафи, розміром з кулак. Не поступаються їм американські жуки-ДУПЛЯК: нептун, геркулес і слон. Назви говорять самі за себе. Жук-слон вважається найважчим з нині живих комах. Він важить більше 100 г. Однак найбільшим комахою, коли-небудь жила на Землі, вважається викопна бабка з кам'яновугільного періоду, яка в розмаху крил досягала 1 метра, а розміри тіла доходили до 60 см.
У Росії найбільше комаха живе на Далекому Сході - це реліктовий вусань. Окремі самці цього жука досягають 11 см разом з значними щелепами. Їх м'ясисті білі личинки живуть в столах мертвих ільмів та інших листяних порід, тому вирубка лісів призводить до їх знищення. Реліктовий вусань в природі рідкісний і охороняється державою.
Дрібні розміри комах обумовлені двома головними причинами. По-перше, їх тіло укладено в зовнішній хітиновий покрив, маса якого повинна збільшуватися зі зростанням лінійних розмірів. М'язи, що приводять тіло в рух, укладені в трубчасті кінцівки, що обмежують межі збільшення м'язової маси. Великі комахи незграбні і повільні, вони стають легкою здобиччю хижаків. Се ред членистоногих великих розмірів досягають лише морські ракоподібні (краби, омари, лангусти), які зберігають "легкість рухів" завдяки виштовхує дії води. По-друге, трахейна система комах, що складається з тонких повітроносних трубок, повністю бере на себе забезпечення тканин киснем. Трахеоли, кінцеві розгалуження трахей, в діаметрі не перевищують 1 мкм. Зрозуміло, що дифузія кисню через такі тоненькі трубочки утруднена. Чим більше комаха, тим довше його трахеї і довше шлях кисню до тканин. Згідно простому фізичному закону інтенсивність дифузії газів зростає зі збільшенням температури. Це одна з причин, чому найбільші комахи живуть в тропіках.
Зовнішній скелет комах служить не тільки для прикріплення м'язів і захисту внутрішніх органів. Він виконує рецепторні функції, оскільки на відміну від скелета хребетних безпосередньо контактує із зовнішнім середовищем. Величезна різноманітність сенсілли, складових органи чуття комах, є похідним простий шкірної структури - волоска або щетинки. Забарвлення і скульптура покривів комах дуже різноманітні. Загалом, еволюція комах в значній мірі йде за рахунок їх зовнішнього скелета. Цим, в якійсь мірі, можна пояснити виключне видове різноманіття комах і їх легку пристосовність до умов середовища.
Наявність хітинового зовнішнього скелета комах призводить до того, що їх зростання супроводжується линьками. Крім того, личинки відрізняються, іноді дуже сильно, за будовою від дорослих особин (імаго). Тому перехід з личинкової стадії в імагінальний пов'язаний з істотними перебудовами, які називаються перетворенням або метаморфозом. У комах з неповним перетворенням личинки схожі на дорослих, але мають зачатки крил і недорозвинені статеві придатки. Такі личинки зазвичай живуть спільно з імаго і харчуються тієї ж їжею. У комах з повним перетворенням личинки різноманітні за будовою, різко відрізняються від імаго і ведуть переважно прихований спосіб життя, харчуючись іншою їжею, ніж доросла стадія. Освоєння нових екологічних ніш і поділ "обов'язків" личинок і імаго у комах з повним перетворенням сприяли еволюційному прогресу цієї групи. Недарма до комах з повним перетворенням відноситься більше 70%, що нині живуть.
Отже, комахи чудово пристосовані до наземних умов і дуже повно освоїли поверхню суші. Вони поширені від тропіків до полярних тундр, від глибоких печер до кордону вічних снігів в горах. Комахи освоїли прісні водойми і повітряний океан. В екосистемах вони мешкають в усіх ярусах від грунту до крон дерев.
За чисельністю і біомасою комахи займають в природі дуже помітне місце. У ландшафтах, сприятливих для їх існування, їх біомаса становить 100-300 кг на гектар. Для порівняння, на той же гектар птахів доводиться 300-500 г, а великих травоїдних ссавців від 1 до 10 кг. Якщо прийняти середню вагу комахи за 10 мг, то на кожного жителя Землі припадає по 300 кг комах.
Висока чисельність комах пояснюється їх великою плодючістю і досконалим набором пристосувань для виживання в найрізноманітніших умовах. Практично всі речовини органічного походження використовуються комахами в їжу. Тому комахи, як один з найбільш істотних компонентів в наземних екосистемах виконують величезну роль в перенесенні речовини і енергії, утилізують практично всі речовини, що поставляються рослинами і тваринами, і самі служать їжею дуже багатьом хребетним і безхребетним тваринам. Величезна їх роль в почвообразовательном процесі.
Практичне значення комах важко переоцінити. Щорічно 1/5 частина врожаю планети йде на прокорм армії шкідників. Сотні тисяч гектарів лісів знищуються такими шкідниками, як сибірський і непарний шовкопряди, будівельну деревину псують короїди, вусачі, златки. Різні кровососи переносять смертельно небезпечні захворювання і докучають людям і тваринам своїми укусами.
Однак корисна роль комах теж величезна. Ми не можемо отримувати врожаї багатьох культур без запилювачів. Величезна армія хижаків і паразитів стримує розмноження комах-шкідників і біологічний метод боротьби з їх використанням обіцяє великі перспективи. Людина отримує від комах мед, віск, шовк, лаки, барвники, багато цінних ліки. Нарешті, не потрібно забувати про естетичну роль комах, що прикрашають природу. Засушеними метеликами стало модно прикрашати оселі, але ще приємніше бачити ці створення, пурхають на волі.