Bagaimana proses respirasi yang terjadi pada serangga. Bagaimana cara serangga air bernafas?

Pada serangga, itu adalah refleksi paling akurat dari gaya hidup mereka. Karena makhluk-makhluk ini selalu berada di atas tanah, mereka bernapas secara eksklusif berkat trakea, yang jauh lebih berkembang di dalamnya daripada di penghuni lain di planet kita. Sejujurnya, perlu digarisbawahi bahwa ada beberapa kelas super serangga yang hidup di lingkungan akuatik, atau sering pergi ke sana. Dalam hal ini, sistem pernapasan serangga diwakili oleh insang. Namun, ini adalah spesies yang sangat langka dari kelas ini, jadi kami juga akan memeriksanya dengan sangat singkat. Baiklah, mari kita beralih ke studi yang lebih rinci tentang bagian biologi ini.

informasi Umum

Jadi, sistem pernapasan pada serangga tampak bagi kita dalam bentuk trakea. Banyak cabang berasal dari mereka, yang menyebar ke semua organ vital dan sistem tubuh. Seluruh tubuh, kecuali kepala (yaitu, daerah toraks dan perut) ditutupi dengan lubang keluar - spirakel. Mereka membentuk sistem trakea, berkat itu sebagian besar serangga dapat bernapas melalui permukaan tubuh mereka.

Perlu dicatat bahwa spirakel ini dilindungi secara andal dari iritasi lingkungan oleh katup khusus. Mereka dengan cepat bereaksi terhadap aliran udara karena otot yang berkembang dengan baik. Penting juga untuk mengetahui bahwa spirakel ditemukan di sisi setiap segmen tubuh. Ukuran lubangnya dapat disesuaikan, yang menyebabkan perubahan lumen trakea.

Proses ventilasi

Untuk memahami secara menyeluruh bagaimana serangga bernafas, penting untuk dipahami terlebih dahulu bahwa setiap sistem trakea yang terletak di dalam tubuh selalu berventilasi. Pertukaran udara yang diperlukan terjadi karena fakta bahwa katup yang terletak di sepanjang tubuh, berbicara kasar, membuka dan menutup sesuai dengan jadwal tertentu, yaitu terkoordinasi. Misalnya, perhatikan bagaimana proses serupa terjadi pada belalang. Selama masuknya udara, 4 spirakel anterior terbuka (di antaranya dua toraks dan dua anterior abdomen). Pada saat ini, semua yang lain (6 belakang) dalam posisi tertutup. Setelah udara masuk ke dalam tubuh, semua spirakel menutup, dan kemudian terjadi pembukaan dengan urutan sebagai berikut: 6 spirakel belakang terbuka, dan 4 spirakel depan tetap tertutup.

Gerakan dasar pernapasan

Bertahun-tahun yang lalu, para ilmuwan, melihat bagaimana serangga bernafas, memperhatikan bahwa tubuh mereka berkontraksi dan terlepas dengan cara tertentu. Proses ini ternyata sinkron dengan proses masuknya oksigen ke dalam tubuh, dan oleh karena itu disimpulkan bahwa banyak perwakilan arthropoda bernapas dengan tepat berkat tindakan mekanis standar. Dengan demikian, sistem pernapasan pada serangga dapat berfungsi karena kontraksi masing-masing bagian perut. Jenis "pernapasan" ini adalah karakteristik terutama dari semua makhluk darat. Individu yang sama yang hidup sebagian atau seluruhnya di dalam air dicirikan oleh pengurangan di beberapa daerah toraks. Penting juga untuk diingat bahwa kontraksi otot yang terjadi pada pernafasan. Ketika udara memasuki tubuh, semua segmen perut dan dada serangga, sebaliknya, mengembang dan benar-benar rileks.

Struktur trakea

Ini adalah trakea, seperti yang disebutkan di atas, yang mewakili sistem pernapasan serangga. Bagi anak-anak, konsep seperti itu mungkin terlalu rumit, jadi jika Anda menjelaskan proses biologis ini kepada anak Anda, maka pertama-tama beri tahu dia seperti apa organ pernapasan ini. Di hampir semua serangga, setiap trakea adalah batang yang ada secara terpisah. Itu berasal dari katup yang dilalui spirakel. Cabang berasal dari tabung trakea, yang disajikan dalam bentuk spiral. Setiap cabang tersebut terbentuk dari kutikula yang sangat padat, yang selalu terpasang dengan aman di tempatnya. Berkat ini, cabang-cabangnya tidak jatuh, mereka tidak kusut, oleh karena itu selalu ada celah di tubuh serangga di mana oksigen dan karbon dioksida dapat bersirkulasi secara normal, dan tanpanya kehidupan kelas ini tidak realistis.

Bagaimana serangga terbang berbeda?

Sistem pernapasan serangga yang bisa terbang terlihat sedikit berbeda. Dalam hal ini, organisme mereka dilengkapi dengan apa yang disebut kantung udara. Mereka terbentuk karena fakta bahwa tabung trakea mengembang. Selain itu, ekstensi ini jauh lebih besar dari lebar asli organ pernapasan. Ciri khas lain dari tas tersebut adalah bahwa mereka tidak memiliki segel spiral, oleh karena itu mereka berperilaku jauh lebih mobile di dalam tubuh serangga. Ekspansi dan kontraksi kantung udara pada serangga terbang terjadi secara pasif. Selama inhalasi, tubuh meningkat, selama pernafasan, masing-masing menurun. Dalam proses ini, hanya otot-otot yang mengontrol segala sesuatu yang terlibat. Penting juga untuk dicatat bahwa sistem pernapasan serangga terbang dirancang agar mereka dapat mengambil lebih banyak oksigen untuk waktu yang lebih lama.

Serangga yang memiliki insang

Arthropoda penghuni badan air, seperti ikan, memiliki insang dan bukaan insang. Dalam hal ini, proses pernapasan tetap dilakukan berkat trakea, tetapi sistem di dalam tubuh ini tertutup. Dengan demikian, oksigen dari air masuk ke tubuh bukan melalui spirakel, tetapi melalui celah insang, setelah itu memasuki tabung dan spiral. Jika serangga tersebut diatur sedemikian rupa sehingga dengan proses pertumbuhannya keluar dari lingkungan perairan, mulai hidup di tanah atau di udara, maka insangnya menjadi sisa-sisa yang menghilang. Sistem trakea mulai berkembang lebih aktif, tabung dan spiral menjadi lebih kuat, dan proses pernapasan tidak lagi ada hubungannya dengan insang.

Kesimpulan

Kami secara singkat memeriksa jenis serangga sistem pernapasan, bagaimana karakteristiknya, dan varietas apa yang dapat ditemukan di alam. Jika Anda menggali lebih dalam, Anda dapat mengetahui bahwa sistem pernapasan arthropoda dari berbagai kategori sangat berbeda satu sama lain, dan paling sering fitur mereka bergantung pada habitat spesies tertentu.

). Di sisi tubuh ada hingga 10 pasang, kadang-kadang kurang, spirakel, atau stigma: mereka terletak di meso- dan metathorax dan pada 8 segmen perut.

Stigma sering dilengkapi dengan alat penutup khusus dan masing-masing mengarah ke saluran melintang pendek, dan semua saluran melintang dihubungkan satu sama lain oleh sepasang (atau lebih) batang trakea longitudinal utama. Trakea yang lebih tipis berasal dari batang, bercabang berkali-kali, dan menjerat semua organ dengan cabangnya. Setiap trakea berakhir dengan sel terminal dengan prosesus divergen radial yang ditembus oleh tubulus terminal trakea (Gbr. 341). Cabang-cabang terminal sel ini (trakeol) menembus bahkan ke dalam sel-sel individual tubuh.

Kadang-kadang trakea membentuk ekstensi lokal, atau kantung udara, yang pada serangga darat berfungsi untuk meningkatkan ventilasi udara dalam sistem trakea, dan pada serangga air, mungkin sebagai reservoir yang meningkatkan suplai udara dalam tubuh hewan.

Trakea muncul pada embrio serangga dalam bentuk tonjolan ektoderm yang dalam; seperti formasi ektodermal lainnya, mereka dilapisi dengan kutikula (Gbr. 341). Pada lapisan permukaan yang terakhir, penebalan spiral terbentuk, yang memberikan elastisitas trakea dan mencegah dinding jatuh.

Dalam kasus yang paling sederhana, oksigen memasuki sistem trakea dan karbon dioksida dikeluarkan darinya melalui difusi melalui stigma yang terus terbuka. Namun, ini diamati hanya pada serangga tidak aktif yang hidup dalam kondisi kelembaban tinggi.

Aktivasi perilaku dan transisi untuk hidup di biotop kering secara signifikan mempersulit mekanisme respirasi. Meningkatnya kebutuhan tubuh akan oksigen disediakan oleh munculnya gerakan pernapasan khusus, yang terdiri dari relaksasi dan kontraksi perut. Dalam hal ini, kantung trakea dan batang trakea utama diberi ventilasi. Pembentukan aparatus penutup pada stigma mengurangi hilangnya air selama respirasi. Karena laju difusi uap air lebih rendah daripada oksigen, ketika stigma dibuka untuk waktu yang singkat, oksigen memiliki waktu untuk menembus ke dalam sistem trakea, dan kehilangan air minimal.

Pada banyak larva serangga yang hidup di air (misalnya capung, capung, dll.), Sistem trakea tertutup, yaitu, tidak ada stigma, sedangkan jaringan trakea itu sendiri ada. Dalam bentuk seperti itu, oksigen berdifusi dari air melalui insang trakea, pertumbuhan tubuh yang pipih atau lebat, berdinding tipis, ditembus oleh jaringan trakea yang kaya (Gbr. 342). Paling sering, insang trakea duduk di sisi bagian dari segmen perut (larva lalat capung). Oksigen masuk melalui penutup tipis insang, masuk ke trakea dan kemudian menyebar ke seluruh tubuh.

Selama transformasi larva penghirup insang menjadi serangga dewasa yang hidup di darat, insang menghilang, dan stigma terbuka dan sistem trakea berubah dari tertutup menjadi terbuka.

Fitur fisiologis penting dari sistem pernapasan serangga adalah sebagai berikut. Biasanya, oksigen dirasakan oleh hewan di bagian-bagian tertentu dari tubuhnya dan dari sana dibawa oleh darah ke seluruh tubuh. Pada serangga, saluran udara menembus ke seluruh tubuh dan mengantarkan oksigen langsung ke tempat konsumsinya, yaitu ke jaringan dan sel, seolah-olah menggantikan pembuluh darah.

Serangga tidak memiliki paru-paru. Sistem pernapasan utama mereka adalah trakea. Trakea serangga berkomunikasi tabung udara yang terbuka ke luar di sisi tubuh dengan spirakel. Cabang-cabang terbaik dari trakea - trakea - menembus seluruh tubuh, mengepang organ dan bahkan menembus ke dalam beberapa sel. Dengan demikian, oksigen dikirim dengan udara langsung ke tempat konsumsinya di sel-sel tubuh, dan pertukaran gas dipastikan tanpa partisipasi sistem peredaran darah.

Banyak serangga yang hidup di air (kumbang air dan serangga, larva dan kepompong nyamuk, dll.) harus naik ke permukaan dari waktu ke waktu untuk menangkap udara, yaitu mereka juga menghirup udara. Larva nyamuk, kumbang penggerek dan beberapa serangga lainnya, untuk waktu pembaruan pasokan udara dalam sistem trakea, "digantung" dari bawah ke lapisan permukaan air dengan bantuan rambut berminyak yang tidak dapat dibasahi.

Dan kumbang air - hidrofil (Hydrophilidae), perenang (Dytiscidae) dan serangga, misalnya, smoothie (Notonectidae) - bernapas di dekat permukaan, membawa pasokan udara tambahan bersama mereka di bawah air di bawah elytra.

Pada larva serangga yang hidup di air, di tanah yang lembab dan di jaringan tanaman, respirasi kulit juga memainkan peran penting.

Larva lalat capung, lalat batu, lalat caddis dan serangga lainnya, yang beradaptasi dengan baik untuk hidup di air, tidak memiliki spirakel terbuka. Oksigen di dalamnya menembus melalui permukaan semua bagian tubuh di mana penutupnya cukup tipis, terutama melalui permukaan penumbuhan berbentuk daun yang ditusuk oleh jaringan trakea yang berakhir secara membabi buta. Pada larva nyamuk (Chironomus), respirasi juga bersifat kutaneus, dengan seluruh permukaan tubuh.

Sebelum meninggalkan rumah dalam cuaca hujan, Anda perlu menyemprotkan sepatu Anda dengan zat hidrofobik. Jika sangat kotor, kami sarankan untuk mencuci sepatu dengan bahan khusus. Sebagai alat seperti itu, Anda dapat menggunakan pembersih untuk kulit berminyak, zat ini akan membantu tidak hanya membersihkan sepatu atau pakaian kulit Anda lebih cepat, tetapi juga menutupinya dengan zat yang diperlukan untuk perlindungan lebih lanjut ....

Suplemen yang dimaksudkan untuk kekuatan biasanya diresepkan oleh ahli kesehatan atau mungkin eksklusif dari resep-itu tergantung pada jenis bahan kimia dinamis yang mereka periksa. Dosis yang diresepkan dokter ada diyakini lebih efektif, meskipun demikian, jika formulasi Anda sering tidak dikonsumsi, meskipun mengandung sildenafil, juga harus memberikan…

Ada 4 tahap perkembangan lebah: Telur, Larva, Pupa, Imago (dewasa). Di musim semi, betina yang terlalu dingin dan dibuahi terbang keluar dari tempat berlindungnya dan secara aktif memberi makan selama beberapa minggu, bersiap untuk bersarang. Ketika telur mulai matang di indung telur betina, dia mencari tempat untuk bersarang, terbang di atas tanah dan dengan hati-hati melihat sekeliling. Menemukan yang tepat…

Temui Watson dan Kiko, dua anjing golden retriever yang tidak bisa membayangkan hidup tanpa kucing Harry yang baik hati. Dan Harry pun menganggap kedua anjing ini sebagai sahabatnya. Ketiganya hidup dalam harmoni yang mutlak dan suka tidur siang, saling menempel erat. Pemiliknya adalah seorang gadis berusia 23 tahun yang memulai halaman pribadi untuk tiga teman ...

Para ilmuwan telah menemukan bahwa anjing memiliki neuron dua kali lebih banyak daripada kucing di korteks serebral, yang bertanggung jawab untuk berpikir, perilaku kompleks, dan perencanaan. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Frontiers in Neuroanatomy. Para ahli juga membandingkan otak kucing, anjing, singa, beruang coklat, rakun, dan musang. Ternyata pada anjing di gonggongan ...

Di kebun binatang Chelyabinsk, rubah Maya belajar memutar pemintal. Staf kebun binatang memfilmkan hewan yang bermain dengan mainan itu dan mempostingnya di halaman resmi kebun binatang di Instagram dan VKontakte. Video menunjukkan bagaimana seorang wanita dengan pemintal berputar di tangannya mendekati kandang dengan rubah dan mengulurkan mainan ke pagar. Hewan itu, di...

Lebah adalah serangga sosial. Hampir seperti semua lebah, mereka hidup dalam keluarga yang terdiri dari: ratu pembiakan besar, lebah pekerja kecil, jantan. Dengan tidak adanya ratu, betina yang bekerja juga dapat bertelur. Biasanya keluarga lebah hanya hidup 1 tahun: dari musim semi hingga musim gugur. Ini jauh lebih kecil dari lebah, tetapi masih memiliki ...

Lebah membangun sarang mereka di bawah tanah, di tanah, dan di atas tanah. Sarang Bawah Tanah Sebagian besar spesies lebah bersarang di bawah tanah. Mereka bersarang di liang berbagai hewan pengerat dan sarang tikus tanah. Diketahui bahwa bau tikus menarik lebah betina. Di cerpelai tikus ada bahan untuk menghangatkan sarang lebah: wol, rumput kering, dan bahan serupa lainnya. KE…

Orang yang tidak mengetahui biologi dengan baik biasanya tidak memahami struktur invertebrata. Apakah mereka memiliki darah dan apakah mereka memiliki otak? Apakah serangga bernafas? Sebagian besar organisme hidup membutuhkan oksigen untuk hidup. Ini mengoksidasi zat yang masuk - membaginya menjadi struktur yang lebih sederhana dalam struktur. Tumbuhan juga menggunakan oksigen dalam proses respirasi. Hanya mikroorganisme anaerobik dan beberapa hewan multiseluler yang tidak membutuhkan elemen ini. Namun, mereka juga bernafas, mereka hanya menggunakan zat organik atau anorganik lainnya untuk oksidasi.

Dunia makhluk kecil

Serangga adalah organisme kecil, yang ukurannya tidak melebihi beberapa sentimeter. Struktur mereka tidak memungkinkan untuk meningkatkan volume dan berat dalam kondisi modern. Hal yang sama tidak dapat dikatakan tentang artropoda purba yang hidup pada zaman dinosaurus dan bahkan lebih awal. Pada masa itu, atmosfer benar-benar berbeda: kepadatan udara yang berbeda, komposisi gas. Dan planet Bumi itu sendiri lebih ringan. Capung di masa lalu mencapai ukuran lebih dari setengah meter.

Bagaimana cara serangga bernafas? Dan apa yang mencegah mereka berkembang menjadi ukuran, misalnya, kucing dalam kondisi modern? Para ilmuwan percaya bahwa ini adalah sejenis sistem pernapasan.

Beberapa taksonomi

Serangga termasuk dalam subtipe pernapasan trakea (Tracheata). Jenis arthropoda juga termasuk subtipe dari insang-bernafas (krustasea) dan chelicerae (laba-laba, kalajengking, tungau, dll).

Bagaimana cara serangga bernafas?

Nama subtipe itu sendiri berbicara tentang cara bernafas. Namun, chelicerates bernapas dengan cara yang sama. Serangga memperoleh sistem trakea yang kompleks selama evolusi. Trakea adalah tabung internal yang membawa udara ke sel-sel tubuh. Sistem trakea tidak sederhana, karena trakea bercabang menjadi sejumlah besar tabung tipis. Masing-masing mendekati sekelompok kecil sel. Jaringan trakea pada serangga mirip dengan sistem pembuluh darah dan kapiler pada vertebrata.

spirakel serangga

Udara memasuki trakea melalui spirakel - bukaan khusus pada tubuh serangga. Spiracles - stigma - terletak berpasangan, biasanya di sisi tubuh. Pengaturan asupan udara disediakan oleh perangkat pengunci khusus.

Tiga cabang besar simetris dari trakea biasanya berangkat dari setiap spirakel:

1. punggung. Menyediakan oksigen ke pembuluh dorsal dengan hemolimfa dan otot punggung.
2. Mendalam. Berfungsi untuk sistem pencernaan dan organ reproduksi.
3. perut. Melayani otot perut dan rantai saraf.

Trakeol serangga

Ujung trakea bercabang menjadi tabung kapiler yang sangat tipis - trakea. Diameternya kurang dari 1 mikrometer. Trakeol bercabang di ruang antar sel, mengepang sel. Mereka adalah bagian fungsional dari sistem trakea, memastikan difusi oksigen ke dalam sel-sel tubuh.

Pendidikan tambahan

Bagaimana kebanyakan serangga bernafas? Alat pernapasan adalah trakea. Namun, beberapa arthropoda juga memiliki kantung udara. Struktur ini menyerupai paru-paru atau lebih tepatnya kantung udara burung untuk menambah volume udara di dalam tubuh. Daerah bengkak ditemukan pada serangga yang terbang cepat (lebah, lalat). Mereka terletak di sepanjang batang trakea. Sebagai hasil dari kontraksi otot-otot tubuh selama penerbangan, kantung udara dikompresi dan diluruskan, meningkatkan asupan dan keluaran udara.

Alat pernapasan serangga yang hidup di air adalah?

Misalnya, laba-laba perak yang hidup di Rusia tengah menghabiskan sebagian besar hidupnya di bawah air. Dia membawa persediaan gelembung udara. Jadi dia tidak perlu mengubah sesuatu dalam sistem pernapasan. Laba-laba memiliki sistem trakea yang mirip, seperti serangga.

Kumbang renang adalah penghuni umum kolam di Rusia tengah. Dia juga bernafas melalui trakea. Secara berkala naik ke permukaan air, memperlihatkan ujung perut. Udara masuk di bawah elytra dan disimpan di sana. Kumbang air membawa pasokan oksigen bersamanya.

Kumbang air lainnya melakukan hal yang sama. Angin puyuh berburu di permukaan kolam, namun, menyelam dalam bahaya, ia juga membawa udara. Itu terlihat seperti cangkang mengkilap di ujung perut.

Banyak serangga air juga menghirup udara dalam bentuk gelembung dari permukaan. Seperti, misalnya, kelancaran. Ia membawa gelembung udara yang menempel di ujung perutnya. Perangkat semacam itu membantunya berenang lebih baik.

Beberapa kutu air (kalajengking air, ranatra) memiliki tabung khusus di ujung perutnya. Ini terdiri dari dua bagian beralur. Serangga itu menggerakkan perutnya - membuat gerakan pernapasan. Melalui tabung, udara memasuki spirakel.

Organ pernapasan larva

Serangga dewasa bernafas melalui trakea. Larva memiliki organ pernapasan yang lebih beragam. Larva serangga manakah yang bernafas melalui trakea? Perwakilan tanah memiliki sistem trakea. Misalnya, ulat kupu-kupu memiliki 9 pasang stigma di sisi tubuh. Pasangan pertama ada di dada, sisanya di ruas-ruas perut. Terkadang sepasang spirakel kedua tertutup.

Sebagian besar serangga air dan larvanya juga memiliki sistem trakea. Namun, sejumlah besar perwakilan memiliki formasi yang mirip dengan insang. Ini adalah hasil yang terletak di tempat spirakel. Oksigen memasuki tubuh melalui penutup tipis dari pertumbuhan trakea. Beginilah cara larva lalat capung, lalat batu, dan lalat kedip bernapas. Larva capung juga memiliki insang trakea, tetapi terletak di usus, yaitu di dalam tubuh.

Cacing darah memiliki insang filiform, tetapi menyerap oksigen dalam jumlah banyak ke seluruh permukaan tubuh. Di dalam tubuh cacing darah selalu ada suplai oksigen. Karena alasan ini, ia dapat hidup di badan air yang tercemar.

Larva nyamuk cirrus (keluarga nyamuk bertubuh tebal) menghirup oksigen terlarut dalam air, menyerapnya dengan seluruh permukaan tubuh.

Alat pernapasan pupa

Bagaimana cara serangga tahap pupa bernafas? Diyakini bahwa tahap ketiga perkembangan serangga tidak bergerak. Namun, kepompong kupu-kupu pun bisa menggerakkan perutnya. Dan kepompong kepompong mengangguk, mungkin menakuti musuh. Serangga tahap ini bernafas melalui trakea.

Di antara kepompong serangga air ada individu yang sangat mobile. Ini adalah, misalnya, nyamuk penghisap darah. Kepompong mereka secara teratur naik ke permukaan air untuk menghisap udara melalui tabung khusus di ujung perut.

Kepompong nyamuk menyirip mirip dengan kepompong nyamuk biasa. Tapi itu tidak naik ke permukaan air sebelum pelepasan orang dewasa. Organ pernapasan adalah integumen tubuh.

Bagaimana cara serangga yang tidak memiliki trakea bernafas? Organ pernapasan dari beberapa serangga dan larva utama yang tidak bersayap yang hidup di jaringan adalah kulit. Mereka cukup tipis untuk lewatnya gas. Karbon dioksida juga dilepaskan melalui kutikula, yang sebagian diamati pada serangga yang memiliki trakea.

Serangga sering menggerakkan perutnya - mereka melakukan gerakan pernapasan. Tingkat pernapasan meningkat selama penerbangan. Otot-otot pernapasan berkontraksi dan berelaksasi, misalnya pada lebah yang sedang beristirahat sekitar 40 kali per menit. Selama penerbangan beberapa kali lebih sering.

Pada serangga yang lebih primitif, spirakel tidak menutup. Namun, mereka dilindungi oleh rambut dari puing-puing. Pada arthropoda yang lebih kompleks, stigma mampu membuka dan menutup untuk mengatur asupan udara. Selain itu, bagian dari spirakel dapat berfungsi untuk menghirup, dan bagian lainnya untuk menghembuskan udara.

Menariknya, stigma serangga memiliki bentuk dan warna yang berbeda. Mereka bisa bulat, oval, segitiga. Warnanya terkadang berbeda dari kutikula di sekitarnya.

Jadi, alam menciptakan sistem trakea sebelum munculnya paru-paru. Sistem ini terorganisir dengan baik. Sistem spirakel menyediakan aliran udara yang konstan. Oksigen dibawa ke seluruh sel tubuh.