Como ocorre o processo de respiração nos insetos? Como respiram os insetos aquáticos?

Nos insetos, é o reflexo mais preciso do seu estilo de vida. Como essas criaturas estão sempre acima do solo, respiram exclusivamente graças às suas traqueias, que possuem muito mais desenvolvidas do que as dos demais habitantes do nosso planeta. Para ser justo, vale destacar que existem algumas superclasses de insetos que vivem no ambiente aquático, ou estão frequentemente lá. Neste caso, o sistema respiratório dos insetos é representado por guelras. Contudo, isto é extremamente especies raras desta classe, portanto também os examinaremos muito brevemente. Bem, vamos prosseguir para um estudo mais detalhado desta seção da biologia.

Informação total

Assim, o sistema respiratório dos insetos aparece para nós na forma de traqueias. Deles emanam numerosos ramos, que se espalham por todos os órgãos e sistemas vitais do corpo. Todo o corpo, com exceção da cabeça (ou seja, região torácica e abdômen), é coberto por aberturas de saída - espiráculos. Eles formam o sistema traqueal, graças ao qual a maioria dos insetos pode respirar pela superfície do corpo.

É importante notar que esses espiráculos são protegidos de forma confiável contra irritantes ambientais por meio de válvulas especiais. Eles respondem rapidamente à ingestão de ar graças aos seus músculos bem desenvolvidos. Também é importante saber que os espiráculos são encontrados nas laterais de cada segmento corporal. O tamanho de seus orifícios é ajustável, devido ao qual a luz traqueal muda.

Processo de ventilação

Para entender bem como os insetos respiram, é importante primeiro entender que cada sistema traqueal, que está localizado no corpo, está sempre ventilado. A troca de ar necessária ocorre devido ao fato das válvulas, que estão localizadas ao longo do corpo, grosso modo, abrirem e fecharem de acordo com um determinado horário, ou seja, de forma coordenada. Por exemplo, considere como um processo semelhante ocorre nos gafanhotos. Durante a entrada de ar, os 4 espiráculos anteriores se abrem (incluindo dois torácicos e dois abdominais anteriores). Neste momento, todos os demais (6 traseiros) estão na posição fechada. Após a entrada do ar no corpo, todos os espiráculos se fecham, e então a abertura ocorre na seguinte sequência: os 6 traseiros abrem e os 4 frontais permanecem fechados.

Movimentos respiratórios básicos

Muitos anos atrás, os cientistas, observando como os insetos respiram, notaram que seus corpos se comprimem e se abrem de uma certa maneira. Este processo acabou por ser sincronizado com o processo de entrada de oxigênio no corpo, razão pela qual se concluiu que muitos representantes de artrópodes respiram precisamente graças ao padrão ações mecânicas. Assim, o sistema respiratório dos insetos pode funcionar devido às contrações de seções individuais do abdômen. Este tipo de “respiração” é característico principalmente de todas as criaturas terrestres. Aqueles indivíduos que vivem parcial ou totalmente na água também se caracterizam pela redução de algumas regiões torácicas. Também é importante lembrar que a contração muscular ocorre durante a expiração. Quando o ar entra no corpo, todos os segmentos abdominais e torácicos do inseto, ao contrário, se expandem e relaxam completamente.

A estrutura da traqueia

É a traqueia, como mencionado acima, que representa o sistema respiratório dos insetos. Para as crianças, esse conceito pode ser muito complicado; portanto, se você estiver explicando esse processo biológico ao seu filho, primeiro diga-lhe como é esse órgão respiratório. Em quase todos os insetos, cada traqueia é um tronco existente separadamente. Vem exatamente da válvula por onde passa o espiráculo. Do tubo traqueal emanam ramos, que se apresentam em forma de espiral. Cada um desses ramos é formado por uma cutícula muito densa, que está sempre fixada com segurança em seu lugar. Graças a isso, os galhos não caem nem ficam emaranhados, portanto, sempre são preservadas lacunas no corpo do inseto, por onde o oxigênio e o dióxido de carbono podem circular normalmente, e sem as quais a vida dessa classe é irreal.

Como os insetos voadores são diferentes?

O sistema respiratório dos insetos que podem voar parece um pouco diferente. Nesse caso, seus corpos são dotados dos chamados sacos aéreos. Eles são formados devido à expansão dos tubos traqueais. Além disso, essas expansões são muito maiores que a largura original do órgão respiratório. Outro característica tais sacos - eles não possuem selos em espiral, portanto se comportam com muito mais mobilidade dentro do corpo do inseto. A expansão e contração dos sacos aéreos nos insetos voadores ocorrem passivamente. Durante a inspiração, o corpo aumenta e, durante a expiração, diminui de acordo. Durante esse processo, apenas os músculos que controlam tudo são utilizados. Também é importante notar que o sistema respiratório dos insetos voadores é projetado para que eles possam capturar grande quantidade oxigênio.

Insetos que possuem guelras

Artrópodes que vivem em corpos d’água, como os peixes, possuem guelras e aberturas branquiais. Neste caso, o processo respiratório ainda é realizado graças à traqueia, porém este sistema fechado no corpo. Assim, o oxigênio da água entra no corpo não pelos espiráculos, mas pelas fendas branquiais, após o que entra nos tubos e espirais. Se o inseto for desenhado de tal forma que, com o processo de crescimento, saia do ambiente aquático, passa a viver no solo ou no ar, então as guelras tornam-se um rudimento que desaparece. O sistema traqueal começa a se desenvolver mais ativamente, os tubos e espirais ficam mais fortes e o processo respiratório não tem mais nada a ver com as brânquias.

Conclusão

Vimos brevemente como é o sistema respiratório dos insetos, como ele é característico e quais variedades dele podem ser encontradas na natureza. Se você se aprofundar, descobrirá que os sistemas respiratórios de artrópodes de várias categorias são muito diferentes uns dos outros e, na maioria das vezes, suas características dependem do habitat de certas espécies.

). Nas laterais do corpo existem até 10 pares, às vezes menos, de espiráculos, ou estigmas: situam-se no meso e metatórax e em 8 segmentos abdominais.

Os estigmas são frequentemente equipados com dispositivos de fechamento especiais e cada um conduz a um canal transversal curto, e todos os canais transversais são conectados entre si por um par (ou mais) dos principais troncos traqueais longitudinais. Traquéias mais finas originam-se dos troncos, ramificando-se repetidamente e enredando todos os órgãos com seus ramos. Cada traqueia termina com uma célula terminal com processos radialmente divergentes, penetrada pelos túbulos terminais da traqueia (Fig. 341). Os ramos terminais desta célula (traqueolas) penetram até mesmo nas células individuais do corpo.

Às vezes, a traqueia forma expansões locais, ou sacos aéreos, que servem nos insetos terrestres para melhorar a ventilação do ar no sistema traqueal, e nos insetos aquáticos, provavelmente como reservatórios que aumentam o suprimento de ar no corpo do animal.

As traqueias aparecem nos embriões dos insetos na forma de invaginações profundas do ectoderma; como outras formações ectodérmicas, são revestidas por uma cutícula (Fig. 341). Na camada superficial desta última, forma-se um espessamento em espiral, que confere elasticidade à traqueia e evita o colapso das paredes.

Nos casos mais simples, a entrada de oxigênio no sistema traqueal e a remoção de dióxido de carbono dele ocorre por difusão através de estigmas constantemente abertos. Isto é observado, entretanto, apenas em insetos inativos que vivem em condições de alta umidade.

A ativação do comportamento e a transição para a vida em biótopos áridos complicam significativamente o mecanismo respiratório. A crescente necessidade de oxigênio do corpo é garantida pelo aparecimento de movimentos respiratórios especiais, que consistem em relaxamento e contração do abdômen. Neste caso, os sacos traqueais e os troncos traqueais principais são ventilados. A formação de dispositivos de fechamento nos estigmas reduz a perda de água durante a respiração. Como a taxa de difusão do vapor d'água é menor que a do oxigênio, quando os estigmas são abertos por um curto período de tempo, o oxigênio tem tempo de penetrar no sistema traqueal e as perdas de água são mínimas.

Em muitas larvas de insetos que vivem na água (por exemplo, libélulas, efêmeras, etc.), o sistema traqueal está fechado, ou seja, não há estigmas, enquanto a própria rede traqueal está presente. Nessas formas, o oxigênio se difunde da água através das brânquias traqueais, protuberâncias lamelares ou espessas de paredes finas do corpo, penetradas por uma rica rede de traqueias (Fig. 342). Na maioria das vezes, as brânquias traqueais ficam nas laterais de parte dos segmentos abdominais (larvas de mosca). O oxigênio entra pelas finas capas das brânquias, entra na traqueia e é então distribuído por todo o corpo.

Durante a transformação das larvas com respiração branquial em inseto adulto que vive em terra, as brânquias desaparecem, os estigmas se abrem e o sistema traqueal muda de fechado para aberto.

Uma importante característica fisiológica do sistema respiratório dos insetos é a seguinte. Normalmente, o oxigênio é percebido por um animal em certas partes do seu corpo e a partir daí é distribuído pelo sangue por todo o corpo. Nos insetos, os tubos de ar permeiam todo o corpo e levam o oxigênio diretamente aos locais de seu consumo, ou seja, aos tecidos e células, como se estivessem substituindo os vasos sanguíneos.

Os insetos não têm pulmões. Seu principal sistema respiratório é a traquéia. As traqueias dos insetos são tubos de ar comunicantes que se abrem para fora nas laterais do corpo com aberturas chamadas espiráculos. Os ramos mais finos da traqueia - as traqueolas - penetram em todo o corpo, entrelaçando-se nos órgãos e até penetrando em algumas células. Assim, o oxigênio é entregue com o ar diretamente ao local de seu consumo nas células do corpo, e as trocas gasosas são garantidas sem a participação do sistema circulatório.

Muitos insetos que vivem na água (besouros aquáticos e percevejos, larvas e pupas de mosquitos, etc.) devem subir à superfície de vez em quando para capturar ar, ou seja, também respiram ar. As larvas de mosquitos, centopéias e alguns outros insetos são “suspensas” por baixo na película superficial de água usando pêlos gordurosos não molháveis ​​enquanto o suprimento de ar no sistema traqueal é renovado.

E besouros aquáticos - amantes da água (Hydrophilidae), besouros mergulhadores (Dytiscidae) e insetos, por exemplo, besouros lisos (Notonectidae) - tendo respirado na superfície, levam consigo um suprimento adicional de ar sob a água sob os élitros.

Nas larvas de insetos que vivem na água, no solo úmido e nos tecidos vegetais, a respiração cutânea também desempenha um papel importante.

As larvas de efemérides, moscas-pedra, moscas caddis e outros insetos, bem adaptados à vida na água, não possuem espiráculos abertos. O oxigênio penetra dentro deles através da superfície de todas as partes do corpo onde o tegumento é bastante fino, especialmente através da superfície de protuberâncias em forma de folha, penetradas por uma rede de traqueias que terminam cegamente. As larvas dos mosquitos vermes sanguíneos (Chironomus) também respiram pela pele, em toda a superfície do corpo.

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Pessoas que não conhecem bem a biologia geralmente não imaginam a estrutura dos invertebrados. Eles têm sangue e cérebro? Os insetos respiram? A grande maioria dos organismos vivos necessita de oxigênio para viver. Ele oxida as substâncias que chegam e as divide em estruturas de estrutura mais simples. As plantas também usam oxigênio no processo de respiração. Apenas microrganismos anaeróbios e alguns animais multicelulares não necessitam deste elemento. Porém, eles também respiram, só utilizam outras substâncias orgânicas ou inorgânicas para oxidação.

Mundo de pequenas criaturas

Os insetos são pequenos organismos cujo tamanho não ultrapassa alguns centímetros. Sua estrutura não permite aumentar volume e peso em condições modernas. O mesmo não pode ser dito sobre os antigos artrópodes que viveram na época dos dinossauros e até antes. Naquela época, a atmosfera era completamente diferente: a densidade do ar e a composição dos gases eram diferentes. E o próprio planeta Terra pesava menos. No passado distante, as libélulas atingiam tamanhos de mais de meio metro.

O que os insetos respiram? E o que os impediu de evoluir para o tamanho de, por exemplo, um gato nas condições modernas? Os cientistas acreditam que este é um tipo de sistema respiratório.

Um pouco de taxonomia

Os insetos pertencem ao subfilo tracheata. O filo dos artrópodes também inclui subtipos de respiradores branquiais (crustáceos) e quelicerados (aranhas, escorpiões, ácaros, etc.).

O que os insetos respiram?

O próprio nome do subtipo fala sobre o método de respiração. No entanto, os queliceratos respiram de maneira semelhante. Insetos adquiridos durante a evolução Sistema complexo traquéia. As traqueias são tubos internos que conduzem o ar para as células do corpo. O sistema traqueal não é simples porque a traqueia se ramifica em um grande número de tubos finos. Cada um deles cabe em um pequeno grupo de células. A rede traqueal nos insetos é semelhante ao sistema de vasos sanguíneos e capilares dos vertebrados.

Espiráculos de insetos

O ar entra na traqueia através de espiráculos - aberturas especiais no corpo dos insetos. Os espiráculos - estigmas - estão localizados aos pares, geralmente nas laterais do corpo. A regulação do fluxo de ar é garantida por dispositivos de travamento especiais.

Três grandes ramos simétricos da traqueia geralmente surgem de cada espiráculo:

1. Dorsal. Fornece oxigênio ao vaso espinhal com hemolinfa e músculos dorsais.
2. Visceral. Serve sistema digestivo e genitais.
3. Ventral. Serve os músculos abdominais e o cordão nervoso.

Traqueolas de insetos

As terminações da traquéia se ramificam em tubos capilares muito finos - traqueolas. Seu diâmetro é inferior a 1 micrômetro. As traqueolas se ramificam no espaço intercelular e entrelaçam as células. Eles são uma parte funcional do sistema traqueal, permitindo a difusão do oxigênio nas células do corpo.

Educação adicional

O que a maioria dos insetos respira? Os órgãos respiratórios são a traqueia. No entanto, alguns artrópodes também possuem sacos aéreos. Essa estrutura lembra os pulmões, ou melhor, os sacos aéreos das aves para aumentar o volume de ar no corpo. Áreas inchadas são encontradas em insetos que voam rápido (abelhas, moscas). Eles ficam ao longo dos troncos traqueais. Como resultado da contração dos músculos do corpo durante o vôo, os sacos de ar se comprimem e se expandem, aumentando o fluxo de entrada e saída de ar.

Que órgão respiram os insetos que vivem na água?

Por exemplo, a aranha prateada, que vive na Rússia central, passa a maior parte de sua vida debaixo d'água. Ele carrega consigo um suprimento de bolhas de ar. Então ele não precisou mudar nada sistema respiratório. As aranhas têm um sistema traqueal semelhante ao dos insetos.

O besouro nadador é um habitante comum de lagoas zona intermediária Rússia. Também respira pelas traqueias. Ele sobe periodicamente à superfície da água e expõe a ponta do abdômen. O ar entra sob o élitro e ali é armazenado. O besouro aquático carrega consigo um suprimento de oxigênio.

Outros besouros aquáticos fazem o mesmo. O redemoinho caça na superfície da lagoa, porém, ao mergulhar em perigo, também leva ar consigo. Parece uma membrana brilhante no final do abdômen.

Muitos insetos aquáticos também captura o ar na forma de uma bolha da superfície. Como, por exemplo, smoothie. Ele carrega uma bolha de ar presa ao final do abdômen. Este dispositivo também o ajuda a nadar melhor.

Alguns insetos aquáticos (escorpião aquático, ranatra) possuem um tubo especial na extremidade do abdômen. Consiste em duas metades em forma de ranhura. O inseto move o abdômen - faz movimentos respiratórios. O tubo transporta ar para os espiráculos.

Órgãos respiratórios de larvas

Os insetos adultos respiram pela traqueia. As larvas possuem órgãos respiratórios mais diversos. Quais larvas de insetos respiram pela traqueia? Os representantes da terra possuem um sistema traqueal. Por exemplo, as lagartas das borboletas têm 9 pares de estigmas nas laterais do corpo. O primeiro par fica no tórax, os demais nos segmentos abdominais. Às vezes, o segundo par de espiráculos está fechado.

A maioria dos insetos aquáticos e suas larvas também possuem um sistema traqueal. No entanto, um grande número de representantes possui formações semelhantes a guelras. Estas são protuberâncias localizadas nos locais dos espiráculos. O oxigênio entra no corpo através das finas coberturas das protuberâncias traqueais. É assim que respiram as larvas de efêmeras, moscas-pedra e moscas caddis. As larvas das libélulas heterópteras também possuem brânquias traqueais, mas estão localizadas no intestino, ou seja, dentro do corpo.

Bloodworms têm guelras filamentosas, mas grandes quantidades absorve oxigênio por toda a superfície do corpo. O corpo do verme sempre tem um suprimento de oxigênio. Por esse motivo, pode viver em corpos d’água poluídos.

As larvas do mosquito de boca grossa (família dos mosquitos de boca grossa) respiram oxigênio dissolvido na água, absorvendo-o por toda a superfície do corpo.

Órgãos respiratórios de pupas

O que respiram os insetos na fase de pupa? Acredita-se que o terceiro estágio do desenvolvimento do inseto seja imóvel. No entanto, mesmo as pupas de borboletas podem mover o abdômen. E a boneca joaninha balança a cabeça, provavelmente assustando os inimigos. Os insetos nesta fase respiram pelas traqueias.

Entre as pupas de insetos aquáticos existem indivíduos muito móveis. Estes são, por exemplo, mosquitos sugadores de sangue. Suas pupas sobem regularmente à superfície da água para sugar o ar através de tubos especiais no final do abdômen.

A pupa do mosquito pinado é semelhante à pupa do mosquito comum. Mas não sobe à superfície da água até que o adulto emerja. O órgão respiratório é o tegumento do corpo.

O que respiram os insetos que não possuem traqueia? Os órgãos respiratórios de alguns insetos e larvas sem asas primárias que vivem nos tecidos são a pele. Eles são finos o suficiente para permitir a passagem de gases. O dióxido de carbono também é liberado pela cutícula, o que é parcialmente observado em insetos com traqueia.

Os insetos geralmente movem o abdômen - fazendo movimentos respiratórios. A frequência respiratória aumenta durante o vôo. Os músculos respiratórios contraem-se e relaxam, por exemplo, numa abelha em repouso cerca de 40 vezes por minuto. Durante o vôo, várias vezes com mais frequência.

Nos insetos mais primitivos, os espiráculos não fecham. No entanto, eles são protegidos por pêlos contra detritos. Em artrópodes mais complexos, os estigmas são capazes de abrir e fechar para regular o fluxo de ar. Além disso, parte dos espiráculos pode ser utilizada para inalação e a outra parte para exalação de ar.

Curiosamente, os estigmas nos insetos têm Formas diferentes e cor. Eles podem ser redondos, ovais, triangulares. Sua cor às vezes difere da cor da cutícula circundante.

Assim, a natureza criou o sistema traqueal antes mesmo do surgimento dos pulmões. Este sistema está bem organizado. O sistema espiráculo fornece um fluxo constante de ar. O oxigênio é transportado para todas as células do corpo.