Cum are loc procesul de respirație la insecte? Cum respiră insectele acvatice?

La insecte, este cea mai fidelă reflectare a stilului lor de viață. Deoarece aceste creaturi sunt mereu deasupra solului, ele respiră exclusiv datorită traheei lor, pe care le-au mult mai dezvoltate decât cele ale altor locuitori ai planetei noastre. Pentru dreptate, merită subliniat faptul că există unele superclase de insecte care trăiesc în mediul acvatic sau sunt adesea acolo. În acest caz, sistemul respirator al insectelor este reprezentat de branhii. Cu toate acestea, acest lucru este extrem specii rare din această clasă, de aceea le vom examina și pe scurt. Ei bine, să trecem la un studiu mai detaliat al acestei secțiuni de biologie.

Informații totale

Deci, sistemul respirator la insecte ne apare sub formă de trahee. Din ele emană numeroase ramuri, care se răspândesc în toate organele și sistemele vitale ale corpului. Întregul corp, cu excepția capului (adică regiunea toracică și abdomen) este acoperit cu deschideri de ieșire - spiraculi. Ele formează sistemul traheal, datorită căruia majoritatea insectelor pot respira prin suprafața corpului lor.

Este demn de remarcat faptul că acești spiraculi sunt protejați în mod fiabil de iritanții mediului prin supape speciale. Ei răspund rapid la aportul de aer datorită mușchilor lor bine dezvoltați. De asemenea, este important de știut că spiraculii se găsesc pe părțile laterale ale fiecărui segment al corpului. Dimensiunea orificiilor lor este reglabilă, datorită cărora lumenul traheal se modifică.

Proces de ventilație

Pentru a înțelege bine cum respiră insectele, este important să înțelegem mai întâi că fiecare sistem traheal, care se află în corp, este întotdeauna ventilat. Schimbul de aer necesar are loc datorită faptului că supapele, care sunt situate de-a lungul corpului, aproximativ vorbind, se deschid și se închid după un anumit program, adică într-o manieră coordonată. De exemplu, luați în considerare modul în care un proces similar are loc la lăcuste. La intrarea aerului se deschid cei 4 spiraculi anteriori (inclusiv doi toracici si doi anteriori abdominali). În acest moment, toate celelalte (6 din spate) sunt în poziție închisă. După ce aerul a intrat în corp, toți spiraculii se închid, iar apoi deschiderea are loc în următoarea succesiune: cei 6 din spate se deschid, iar cei 4 din față rămân închise.

Mișcări respiratorii de bază

Cu mulți ani în urmă, oamenii de știință, uitându-se la modul în care respiră insectele, au observat că corpurile lor se comprimă și se desprind într-un anumit fel. Acest proces s-a dovedit a fi sincron cu procesul de intrare a oxigenului în organism, motiv pentru care s-a ajuns la concluzia că mulți reprezentanți ai artropodelor respiră tocmai datorită standardului actiuni mecanice. Astfel, sistemul respirator la insecte poate funcționa datorită contracțiilor secțiunilor individuale ale abdomenului. Acest tip de „respirație” este caracteristic în primul rând tuturor creaturilor terestre. Acei indivizi care trăiesc parțial sau complet în apă se caracterizează și printr-o reducere a unora dintre regiunile toracice. De asemenea, este important să ne amintim că contracția musculară are loc în timpul expirației. Când aerul intră în corp, toate segmentele abdominale și toracice ale insectei, dimpotrivă, se extind și se relaxează complet.

Structura traheei

Traheea, așa cum am menționat mai sus, reprezintă sistemul respirator al insectelor. Pentru copii, un astfel de concept poate fi prea complicat, așa că dacă îi explicați copilului dumneavoastră acest proces biologic, atunci mai întâi spuneți-i cum arată acest organ respirator. La aproape toate insectele, fiecare trahee este un trunchi existent separat. Vine exact de la supapa prin care trece spiracolul. Din tubul traheal emană ramuri, care se prezintă sub formă de spirală. Fiecare astfel de ramură este formată dintr-o cuticulă foarte densă, care este întotdeauna fixată în siguranță în locul ei. Datorită acestui fapt, ramurile nu cad sau nu se încurcă, prin urmare, în corpul insectei se păstrează întotdeauna goluri, prin care oxigenul și dioxidul de carbon pot circula normal și fără de care viața acestei clase este nerealistă.

Cum diferă insectele zburătoare?

Sistemul respirator al insectelor care pot zbura arată puțin diferit. În acest caz, corpurile lor sunt echipate cu așa-numiții saci de aer. Ele se formează datorită expansiunii tuburilor traheale. Mai mult, aceste expansiuni sunt mult mai mari decât lățimea inițială a organului respirator. Încă unul caracteristică astfel de pungi - nu au sigilii spiralate, astfel încât se comportă mult mai mobil în interiorul corpului insectei. Expansiunea și contracția sacilor de aer la insectele zburătoare are loc pasiv. În timpul inhalării, corpul crește, iar în timpul expirației, scade în consecință. În timpul acestui proces, sunt folosiți doar mușchii care controlează totul. De asemenea, este important de menționat că sistemul respirator al insectelor zburătoare este proiectat astfel încât acestea să poată captura cantitate mare oxigen.

Insecte care au branhii

Artropodele care trăiesc în corpurile de apă, precum peștii, au branhii și deschideri branhiale. În acest caz, procesul respirator este încă realizat datorită traheei acest sistemînchis în corp. Astfel, oxigenul din apă pătrunde în corp nu prin spiraculi, ci prin fante branhiale, după care intră în tuburi și spirale. Dacă insecta este concepută în așa fel încât, odată cu procesul de creștere, să iasă din ea mediu acvatic, începe să trăiască pe pământ sau în aer, apoi branhiile devin un rudiment care dispare. Sistemul traheal începe să se dezvolte mai activ, tuburile și spiralele devin mai puternice, iar procesul de respirație nu mai are nicio legătură cu branhiile.

Concluzie

Am analizat pe scurt cum este sistemul respirator la insecte, cum este caracteristic și ce soiuri ale acestuia pot fi găsite în natură. Dacă săpați mai adânc, veți afla că sistemele respiratorii ale artropodelor de diferite categorii sunt foarte diferite unele de altele, iar cel mai adesea caracteristicile lor depind de habitatul anumitor specii.

). Pe părțile laterale ale corpului există până la 10 perechi, uneori mai puține, de spiracole, sau stigmate: se află pe mezo- și metatorax și pe 8 segmente abdominale.

Stigmatele sunt adesea echipate cu dispozitive speciale de închidere și fiecare duc într-un canal transversal scurt, iar toate canalele transversale sunt conectate între ele printr-o pereche (sau mai multe) de trunchiuri traheale longitudinale principale. Traheele mai subțiri provin din trunchiuri, ramificându-se în mod repetat și încurcând toate organele cu ramurile lor. Fiecare trahee se termină cu o celulă terminală cu procese divergente radial, pătrunsă de tubii terminali ai traheei (Fig. 341). Ramurile terminale ale acestei celule (traheolele) pătrund chiar și în celulele individuale ale corpului.

Uneori, traheea formează expansiuni locale, sau saci de aer, care servesc la insectele terestre pentru a îmbunătăți ventilația aerului în sistemul traheal și la insectele acvatice, probabil ca rezervoare care măresc furnizarea de aer în corpul animalului.

Traheele apar în embrionii de insecte sub formă de invaginări profunde ale ectodermului; ca şi alte formaţiuni ectodermice, sunt căptuşite cu o cuticulă (Fig. 341). În stratul de suprafață al acestuia din urmă se formează o îngroșare în spirală, care conferă elasticitate traheei și împiedică prăbușirea pereților.

În cele mai simple cazuri, intrarea oxigenului în sistemul traheal și îndepărtarea dioxidului de carbon din acesta are loc prin difuzie prin stigmate deschise constant. Acest lucru se observă, însă, numai la insectele inactive care trăiesc în condiții de umiditate ridicată.

Activarea comportamentului și trecerea la viața în biotopuri aride complică semnificativ mecanismul de respirație. Nevoia crescândă de oxigen a organismului este asigurată de apariția unor mișcări respiratorii speciale, constând în relaxare și contracție a abdomenului. În acest caz, sacii traheali și trunchiurile traheale principale sunt ventilate. Formarea dispozitivelor de închidere pe stigmate reduce pierderile de apă în timpul respirației. Deoarece viteza de difuzie a vaporilor de apă este mai mică decât cea a oxigenului, atunci când stigmele sunt deschise pentru o perioadă scurtă de timp, oxigenul are timp să pătrundă în sistemul traheal, iar pierderile de apă sunt minime.

La multe larve de insecte care trăiesc în apă (de exemplu, libelule, efee etc.), sistemul traheal este închis, adică nu există stigmate, în timp ce rețeaua traheală în sine este prezentă. În astfel de forme, oxigenul difuzează din apă prin branhiile traheale, excrescențe lamelare sau stufoase, cu pereți subțiri ale corpului, pătruns de o rețea bogată de trahee (Fig. 342). Cel mai adesea, branhiile traheale se așează pe părțile laterale ale segmentelor abdominale (larvele de efie). Oxigenul intră prin învelișurile subțiri ale branhiilor, pătrunde în trahee și apoi este distribuit în întregul corp.

În timpul transformării larvelor care respiră branhii într-o insectă adultă care trăiește pe uscat, branhiile dispar, stigmatele se deschid și sistemul traheal se schimbă din închis în deschis.

O caracteristică fiziologică importantă a sistemului respirator al insectelor este următoarea. De obicei, oxigenul este perceput de un animal în anumite părți ale corpului său și de acolo este distribuit prin sânge în tot corpul. La insecte, tuburile de aer pătrund în întregul corp și furnizează oxigen direct în locurile de consum, adică în țesuturi și celule, ca și cum ar înlocui vasele de sânge.

Insectele nu au plămâni. Principalul lor sistem respirator este traheea. Traheele insectelor sunt tuburi de aer comunicante care se deschid spre exterior pe părțile laterale ale corpului cu deschideri numite spiraculi. Cele mai fine ramuri ale traheei - traheolele - patrund in intregul corp, impletind organe si chiar patrund in interiorul unor celule. Astfel, oxigenul este livrat cu aer direct la locul consumului său în celulele corpului, iar schimbul de gaze este asigurat fără participarea sistemului circulator.

Multe insecte care trăiesc în apă (gândaci și ploșnițe acvatice, larve și pupe de țânțari etc.) trebuie să iasă din când în când la suprafață pentru a capta aer, adică au și respirație aeriană. Larvele țânțarilor, centipedelor și altor insecte sunt „suspendate” de dedesubt la suprafața stratului de apă folosind fire de păr grase neumezicabile, în timp ce alimentarea cu aer în sistemul traheal este reînnoită.

Și gândacii acvatici - iubitori de apă (Hydrophilidae), gândaci care înoată (Dytiscidae) și gândaci, de exemplu, gândaci netezi (Notonectidae) - după ce au respirat la suprafață, iau o cantitate suplimentară de aer cu ei sub apă sub elitre.

La larvele de insecte care trăiesc în apă, în solul umed și în țesuturile plantelor, respirația cutanată joacă, de asemenea, un rol important.

Larvele de mayfli, stoneflis, caddis muște și alte insecte, bine adaptate la viața în apă, nu au spiraculi deschisi. Oxigenul pătrunde în interiorul lor prin suprafața tuturor părților corpului unde tegumentul este destul de subțire, în special prin suprafața excrescentelor în formă de frunze, pătruns de o rețea de trahee care se termina orbește. Larvele țânțarilor de viermi de sânge (Chironomus) respiră și ele prin piele, pe toată suprafața corpului.

Înainte de a părăsi casa pe vreme ploioasă, trebuie să vă pulverizați pantofii cu un agent hidrofob. Dacă pantofii sunt foarte murdari, vă sugerăm să vă spălați pantofii cu substanțe speciale. Ca un astfel de produs, puteți folosi un detergent pentru piele grasă; această substanță vă va ajuta nu numai să vă curățați rapid pantofii sau hainele din piele, ci și să le acoperiți cu substanțele necesare pentru o protecție suplimentară...

Suplimentul destinat poate este, de obicei, prescris de profesioniști din domeniul sănătății sau poate exclusiv dintr-o rețetă - depinde de tipul de substanță chimică dinamică pe care o țin sub control. Dozele prescrise de medic există considerate mai eficiente, în ciuda acestui fapt, dacă formularea dumneavoastră se întâmplă pe scară largă, deși înconjoară sildenafil, ar trebui să dea…

Există 4 stadii de dezvoltare a bondarilor: ou, larvă, pupă, imago (adult). Primăvara, femela iernată și fertilizată zboară din adăpostul ei și se hrănește activ timp de câteva săptămâni în pregătirea pentru cuibărit. Când ouăle încep să se maturizeze în ovarele femelei, ea caută un loc pentru un cuib, zburând deasupra solului și privind cu atenție în jur. După ce l-am găsit pe cel potrivit...

Faceți cunoștință cu Watson și Kiko, doi golden retrievers care nu își pot imagina viața fără pisica lor bună, Harry. Și Harry îi consideră și pe acești doi câini ai lui cei mai buni prieteni. Toți trei trăiesc în armonie absolută și iubesc să moștenească, înghesuiți unul lângă celălalt. Proprietarul lor este o tânără de 23 de ani care a creat o pagină personală pentru trei prieteni...

Oamenii de știință au descoperit că câinii au de două ori mai mulți neuroni decât pisicile în cortexul lor cerebral, care este responsabil pentru gândire, comportament complex și planificare. Rezultatele studiului au fost publicate în jurnal stiintific Frontiere în neuroanatomie. Experții au comparat, de asemenea, creierul pisicilor, câinilor, leilor, urși bruni, ratoni, dihori. S-a dovedit că la câini, în lătrat...

La Grădina Zoologică din Chelyabinsk, vulpea Maya a învățat să învârtească un filator. Angajații grădinii zoologice au filmat animalul distrându-se cu jucăria și au publicat înregistrarea pe pagina oficială a menajeriei pe Instagram și în contact. Videoclipul arată cum o femeie cu o rotiță în mână se apropie de un incintă cu o vulpe și întinde jucăria de gard. Animalul, în felul lui...

Bondarii sunt insecte sociale. Aproape ca toate albinele, ele trăiesc în familii, care constau din: matci fertile mari, bondari muncitori mai mici și masculi. În absența unei matci, femelele care lucrează pot depune și ouă. De obicei, o familie de bondari trăiește doar 1 an: din primăvară până în toamnă. Este mult mai mic decât o albină, dar încă are...

Bondarii își construiesc cuiburile sub pământ, pe pământ și deasupra pământului. Cuibărește sub pământ Majoritatea speciilor de bondari cuibăresc sub pământ. Ei cuibăresc în vizuinile diferitelor rozătoare și dealuri. Se știe că mirosul șoarecilor atrage bondarul feminin. În vizuina de rozătoare există material pentru izolarea cuibului de bondar: lână, iarbă uscată și alte materiale similare. LA…

Oamenii care nu cunosc bine biologia, de obicei, nu își imaginează structura nevertebratelor. Au sânge și au creier? Respiră insectele? Marea majoritate a organismelor vii au nevoie de oxigen pentru a trăi. Acesta oxidează substanțele care intră și le împarte în structuri cu structură mai simplă. Plantele folosesc și oxigenul în procesul de respirație. Numai microorganismele anaerobe și unele animale pluricelulare nu au nevoie de acest element. Totuși, ei și respiră, folosesc doar alte substanțe organice sau anorganice pentru oxidare.

Lumea creaturilor mici

Insectele sunt organisme mici a căror dimensiune nu depășește câțiva centimetri. Structura lor nu permite creșterea volumului și greutății conditii moderne. Acest lucru nu se poate spune despre artropodele antice care au trăit în timpul dinozaurilor și chiar mai devreme. În acele zile, atmosfera era complet diferită: densitatea aerului și compoziția gazului erau diferite. Și planeta Pământ în sine cântărea mai puțin. În trecutul îndepărtat, libelulele atingeau dimensiuni de peste jumătate de metru.

Ce respiră insectele? Și ce i-a împiedicat să evolueze la dimensiunea, de exemplu, a unei pisici în condiții moderne? Oamenii de știință cred că acesta este un fel de sistem respirator.

Un pic de taxonomie

Insectele aparțin subfilului traheat. Filul artropodelor include și subtipuri de branhii (crustacee) și chelicerate (păianjeni, scorpioni, acarieni etc.).

Ce respiră insectele?

Numele subtipului însuși vorbește despre metoda de respirație. Cu toate acestea, chelicerații respiră într-un mod similar. Insecte dobândite în timpul evoluției sistem complex trahee. Traheele sunt tuburi interne care conduc aerul către celulele corpului. Sistemul traheal nu este simplu, deoarece traheea se ramifică într-un număr mare de tuburi subțiri. Fiecare dintre ele se potrivește unui grup mic de celule. Rețeaua traheală la insecte este similară cu sistemul de vase de sânge și capilare la vertebrate.

Spiraculi de insecte

Aerul intră în trahee prin spiraculi - deschideri speciale pe corpul insectelor. Spiraculii - stigmate - sunt localizați în perechi, de obicei pe părțile laterale ale corpului. Reglarea fluxului de aer este asigurată de dispozitive speciale de blocare.

Trei ramuri mari simetrice ale traheei iau de obicei din fiecare spiracul:

1. Dorsal. Oferă oxigen vasului spinal cu hemolimfă și mușchii dorsali.
2. viscerală. Servește sistem digestivși organele genitale.
3. ventral. Deservește mușchii abdominali și cordonul nervos.

Traheolele insectelor

Terminațiile traheei se ramifică în tuburi capilare foarte subțiri - traheole. Diametrul lor este mai mic de 1 micrometru. Traheolele se ramifică în spațiul intercelular și împletesc celulele. Ele sunt o parte funcțională a sistemului traheal, permițând difuzarea oxigenului în celulele corpului.

Educatie suplimentara

Ce respiră majoritatea insectelor? Organele respiratorii sunt traheea. Cu toate acestea, unele artropode au și saci de aer. Această structură amintește de plămâni sau, mai degrabă, de sacii de aer ai păsărilor pentru a crește volumul de aer din organism. Zonele umflate se găsesc la insectele care zboară rapid (albine, muște). Ele se întind de-a lungul trunchiurilor traheale. Ca urmare a contracției mușchilor corpului în timpul zborului, sacii de aer se comprimă și se extind, crescând fluxul de aer în interior și în exterior.

Ce organ respiră insectele care trăiesc în apă?

De exemplu, păianjenul argintiu, care trăiește în centrul Rusiei, își petrece cea mai mare parte a vieții sub apă. El poartă cu el o rezervă de bule de aer. Deci nu a trebuit să schimbe nimic sistemul respirator. Păianjenii au un sistem traheal similar cu insectele.

Gândacul de înot este un locuitor comun al iazurilor zona de mijloc Rusia. De asemenea, respiră prin trahee. Se ridică periodic la suprafața apei și își expune vârful abdomenului. Aerul intră sub elitre și este depozitat acolo. Gândacul de apă poartă cu sine un aport de oxigen.

Alți gândaci acvatici fac același lucru. Vârtejul vânează pe suprafața iazului, însă, când se scufundă în pericol, ia și aer cu el. Arată ca o membrană strălucitoare la capătul abdomenului.

Mulți insecte de apă captează și aerul sub formă de bule de la suprafață. Cum ar fi, de exemplu, smoothie-ul. Poartă o bulă de aer atașată la capătul abdomenului său. Acest dispozitiv îl ajută și să înoate mai bine.

Unele gandaci de apa (scorpion de apa, ranatra) au un tub special la capatul abdomenului. Este format din două jumătăți în formă de caneluri. Bug-ul își mișcă abdomenul - face mișcări de respirație. Tubul transportă aer la spiraculi.

Organele respiratorii ale larvelor

Insectele adulte respiră folosind trahee. Larvele au organe respiratorii mai diverse. Ce larve de insecte respiră prin trahee? Reprezentanții terenurilor au un sistem traheal. De exemplu, omizile fluturi au 9 perechi de stigmate pe părțile laterale ale corpului. Prima pereche este pe piept, restul pe segmentele abdominale. Uneori, a doua pereche de spiraculi este închisă.

Majoritatea insectelor acvatice și larvele lor au, de asemenea, un sistem traheal. Cu toate acestea, un număr mare de reprezentanți au formațiuni asemănătoare branhiilor. Acestea sunt excrescente situate la locurile spiracolelor. Oxigenul pătrunde în organism prin învelișurile subțiri ale excrescentelor traheale. Acesta este modul în care respiră larvele de efee, muștele de piatră și muștele. Larvele de libelule heteroptera au și branhii traheale, dar sunt localizate în intestine, adică în interiorul corpului.

Viermii de sânge au branhii filamentoase, dar cantitati mari absoarbe oxigenul pe întreaga suprafață a corpului. Corpul viermilor de sânge are întotdeauna un aport de oxigen. Din acest motiv, poate trăi în corpuri de apă poluate.

Larvele țânțarilor pinnat (familia țânțarilor cu gură groasă) respiră oxigen dizolvat în apă, absorbindu-l pe întreaga suprafață a corpului.

Organele respiratorii ale pupelor

Ce respiră insectele în stadiul de pupă? Se crede că a treia etapă a dezvoltării insectelor este nemișcată. Cu toate acestea, chiar și pupele fluturi își pot mișca abdomenul. Și păpușa buburuză dă din cap, speriind probabil inamicii. Insectele în acest stadiu respiră prin trahee.

Printre pupele insectelor acvatice există indivizi foarte mobili. Aceștia sunt, de exemplu, țânțarii care sug sânge. Pupele lor se ridică în mod regulat la suprafața apei pentru a aspira aer prin tuburi speciale la capătul abdomenului.

Pupa țânțarului pinnat este similară cu pupa țânțarului comun. Dar nu se ridică la suprafața apei până când adultul nu iese. Organul respirator este tegumentul corpului.

Ce respiră insectele care nu au trahee? Organele respiratorii ale unor insecte și larve primare fără aripi care trăiesc în țesuturi sunt pielea. Sunt suficient de subțiri pentru a permite gazelor să treacă. Dioxidul de carbon este, de asemenea, eliberat prin cuticulă, ceea ce se observă parțial la insectele cu trahee.

Insectele își mișcă adesea abdomenul - făcând mișcări de respirație. Frecvența respiratorie crește în timpul zborului. Mușchii respiratori se contractă și se relaxează, de exemplu, la o albină în repaus de aproximativ 40 de ori pe minut. În timpul zborului de câteva ori mai des.

La insectele mai primitive, spiraculii nu se închid. Cu toate acestea, ele sunt protejate de fire de păr de resturi. La artropodele mai complexe, stigmatele sunt capabile să se deschidă și să se închidă pentru a regla fluxul de aer. În plus, o parte din spiraculi poate fi folosită pentru inhalare, iar cealaltă parte pentru expirarea aerului.

Interesant, stigmatele la insecte au forme diferite si culoare. Pot fi rotunde, ovale, triunghiulare. Culoarea lor diferă uneori de culoarea cuticulei din jur.

Astfel, natura a creat sistemul traheal chiar înainte de apariția plămânilor. Acest sistem este bine organizat. Sistemul spiracul asigură un flux constant de aer. Oxigenul este transportat către toate celulele corpului.