Дихателната система на насекомите е интересни факти. Дихателна система при насекоми

Как дишат насекомите и дишат ли изобщо? Структурата на тялото на същите бръмбари се различава значително от анатомията на всеки бозайник. Не всички хора знаят за жизнените функции на насекомите, тъй като е трудно да се наблюдават тези процеси поради малкия размер на самия обект. Тези въпроси обаче понякога възникват - например, когато дете сложи уловен бръмбар в буркан и попита как да му осигури дълъг и щастлив живот.

И така, те дишат, как се извършва процесът на дишане? Възможно ли е бурканът да се затвори плътно, така че бръмбарът да не избяга или да се задуши? Тези въпроси се задават от много хора.

Кислород, дишане и размер на насекомите

Съвременните насекоми наистина са малки по размер. Но това са изключително древни същества, появили се много по-рано от топлокръвните животни, дори преди динозаврите. В онези дни условията на планетата бяха напълно различни, съставът на атмосферата също беше различен. Удивително е как са успели да оцелеят милиони години, да се адаптират към всички промени, настъпили на планетата през това време. Разцветът на насекомите е зад гърба ни и по времето, когато бяха на върха на еволюцията, те не можеха да се нарекат малки.

Интересен факт:Фосилизирани останки от водни кончета доказват, че в миналото те са достигали размери до половин метър. По време на разцвета на насекомите е имало и други изключително големи видове.

IN модерен святнасекомите не могат да достигнат такива размери, а най-големите са тропическите индивиди - влажният, горещ, наситен с кислород климат им дава повече възможности да се развиват. Буквално всички изследователи са убедени, че тяхната дихателна система с нейните специфични конструктивни характеристики не позволява на насекомите да виреят на планетата в днешните условия, както в миналото.

Свързани материали:

Врагове на пчелите

Дихателна система на насекомите

При класифицирането на насекомите те се класифицират като подтипове с трахеално дишане. Това вече отговаря на много въпроси. Първо, те дишат и второ, правят това през трахеята. Членестоногите също се класифицират като дишащи хрилете и хелицератни, като първите включват раци, а вторите - акари и скорпиони. Нека обаче се върнем към трахеалната система, характерна за бръмбарите, пеперудите и водните кончета. Тяхната трахеална система е изключително сложна; Трахеите са разделени на множество тръби, всяка тръба отива към определена част от тялото - почти по същия начин, както кръвоносните съдове и капилярите на по-напреднали топлокръвни животни и дори влечуги се разпръскват из тялото.

Трахеята се изпълва с въздух, но това не става за сметка на ноздрите или устната кухина, както при гръбначните. Трахеята е пълна с спирали, това са многобройни дупки, които са разположени върху тялото на насекомото. Специални клапани са отговорни за обмена на въздух, запълват тези дупки с въздух и ги затварят. Всяка спирала се доставя от три клона на трахеята, включително:

Вентрална за нервна системаи коремни мускули,
Дорзален за дорзалните мускули и дорзалния съд, който е пълен с хемолимфа,
Висцерална, която работи върху репродуктивните и храносмилателните органи.

Свързани материали:

Основни видове дневни пеперуди в Русия

В края си трахеите се превръщат в трахеоли - много тънки тръбички, които обгръщат всяка клетка от тялото на насекомото, осигурявайки му приток на кислород. Дебелината на трахеолата не надвишава 1 микрометър. Точно така работи дихателната система на насекомото, благодарение на която кислородът може да циркулира в тялото му, достигайки до всяка клетка.

Но само пълзящи или ниско летящи насекоми имат такова примитивно устройство. Летците, като пчелите, също имат въздушни торбички като тези при птиците в допълнение към белите дробове. Те са разположени по протежение на стволовете на трахеята; по време на полет те са в състояние да се свиват и набъбват отново, за да осигурят максимален въздушен поток към всяка от клетките. В допълнение, водолюбивите птици имат системи за съхраняване на въздух върху тялото или под корема под формата на мехурчета - това е важно за плувните бръмбари, сребърните рибки и др.

Как дишат ларвите на насекомите?

Повечето ларви се раждат със спирали; Водните ларви имат нещо като хриле, което им позволява да дишат под вода. Трахеалните хриле могат да бъдат разположени както на повърхността на тялото, така и вътре в него - дори в червата. В допълнение, много ларви са в състояние да получат кислород през цялата повърхност на тялото си.

). Отстрани на тялото има до 10 чифта, понякога по-малко, спирали или близалца: те лежат на мезо- и метаторакса и на 8 коремни сегмента.

Стигмите често са оборудвани със специални затварящи устройства и всеки води в къс напречен канал, а всички напречни канали са свързани помежду си чрез двойка (или повече) от главните надлъжни трахеални стволове. От стволовете произхождат по-тънки трахеи, които се разклоняват многократно и оплитат всички органи с разклоненията си. Всяка трахея завършва с крайна клетка с радиално отклоняващи се процеси, проникнати от крайните тубули на трахеята (фиг. 341). Крайните разклонения на тази клетка (трахеоли) дори проникват в отделните клетки на тялото.

Понякога трахеята образува локални разширения или въздушни торбички, които служат при сухоземните насекоми за подобряване на вентилацията на въздуха в трахеалната система, а при водните насекоми вероятно като резервоари, които увеличават подаването на въздух в тялото на животното.

Трахеите се появяват в ембриони на насекоми под формата на дълбоки инвагинации на ектодермата; подобно на други ектодермални образувания, те са облицовани с кутикула (фиг. 341). В повърхностния слой на последния се образува спираловидно удебеляване, което придава еластичност на трахеята и предотвратява пропадането на стените.

В най-простите случаи навлизането на кислород в трахеалната система и отстраняването на въглеродния диоксид от нея става чрез дифузия през постоянно отворени стигми. Това обаче се наблюдава само при няколко активни насекомиживеещи в условия на висока влажност.

Активирането на поведението и преходът към живот в сухи биотопи значително усложняват дихателния механизъм. Нарастващата нужда на тялото от кислород се осигурява от появата на специални дихателни движения, състоящи се от отпускане и свиване на корема. В този случай трахеалните торбички и основните трахеални стволове се вентилират. Образуването на затварящи устройства върху близалцата намалява загубата на вода по време на дишане. Тъй като скоростта на дифузия на водната пара е по-ниска от тази на кислорода, когато стигмите се отворят за кратко време, кислородът има време да проникне в трахеалната система и загубите на вода са минимални.

При много ларви на насекоми, живеещи във вода (например водни кончета, майски мухи и др.), Трахеалната система е затворена, т.е. няма стигми, докато самата трахеална мрежа присъства. При такива форми кислородът дифундира от водата през трахеалните хриле, ламеларни или храстовидни, тънкостенни израстъци на тялото, проникнати от богата мрежа от трахеи (фиг. 342). Най-често трахеалните хриле се намират отстрани на част от коремните сегменти (ларвите на майската муха). Кислородът навлиза през тънките капаци на хрилете, навлиза в трахеята и след това се разпределя по цялото тяло.

По време на трансформацията на дишащите хриле ларви във възрастно насекомо, живеещо на сушата, хрилете изчезват, стигматите се отварят и трахеалната система се променя от затворена в отворена.

Важна физиологична особеност на дихателната система на насекомите е следната. Обикновено кислородът се възприема от животно в определени части на тялото му и оттам се разпределя чрез кръв в тялото. При насекомите въздушните тръби проникват в цялото тяло и доставят кислород директно до местата на консумацията му, тоест до тъканите и клетките, сякаш заместват кръвоносните съдове.

Покажи всички

Процес на дишане при сухоземните насекоми

В най-простите случаи

Поглъщането на въздух става през цялото време, както и отстраняването на въглеродния диоксид. В този постоянен режим дишането се извършва при примитивни насекоми и неактивни видове, живеещи в условия на висока влажност.

В сухи биотопи

. При видовете, които са преминали към живот в сухи биотопи, механизмът на дишане е малко по-сложен. При активни насекоми с повишена нужда от кислород се появяват дихателни движения, които изпомпват въздух и го изхвърлят оттам. Тези движения се състоят в напрягане и отпускане на мускулите, осигуряващи промени в неговия обем, което води до вентилация и въздушни торбички.

Видео демонстрира процеса на дишане на богомолка

Работата на затварящите устройства намалява загубата на вода по време на дишане. (видео)

По време на дихателните движения те се отдалечават един от друг и се приближават, а в Hymenoptera също правят телескопични движения, т.е. пръстените се прибират един в друг по време на „издишване“ и се изправят по време на „вдишване“. В същото време активното дихателно движение, което се предизвиква от мускулна контракция, е именно „издишване“, а не „вдишване“, за разлика от хората и животните, при които е обратното.

Ритъмът на дихателните движения може да бъде различен и зависи от много фактори, например от температурата: в кобилката Melanoplus при 27 градуса се извършват 25,6 дихателни движения в минута, а при 9 градуса има само 9. Преди много учестяват дишането си, като по време на него вдишванията и издишванията често спират. Медоносната пчела има 40 дихателни движения в покой и 120 при работа.

Някои изследователи пишат, че въпреки наличието на дихателни движения, насекомите нямат типични вдишвания и издишвания. Можем да се съгласим с това, като вземем предвид характеристиките на редица таксони. Така при скакалците въздухът навлиза в тялото през предните двойки и излиза през задните двойки, което създава разлики от „нормалното“ дишане. Между другото, при същото насекомо, с повишено съдържание на въглероден диоксид, въздухът може да започне да се движи в обратна посока: изтеглен през корема и изведен през.

Как дишат водните насекоми?

При насекомите, които живеят във вода, дишането се извършва по два начина. Зависи каква структура имат.

Много от водните организми имат затворена среда, в която не функционират. Затворен е и няма „изходи“ навън. Дишането се извършва с помощта на - израстъци на тялото, в които влизат и се разклоняват обилно. Тънките трахеоли се приближават толкова близо до повърхността, че кислородът започва да дифундира през тях. Това позволява на някои насекоми, живеещи във вода (включително ручейници, каменни мухи, еднодневки, водни кончета) да извършват обмен на газ. При прехода им към земно съществуване (трансформация в) те се редуцират, а от затворени се превръщат в отворени.

В други случаи дишането на водните насекоми се извършва от атмосферен въздух. Такива насекоми имат отворен. Те поемат въздух, изплуват на повърхността и след това потъват във водата, докато не се изразходват. В тази връзка те имат две структурни характеристики:

Възможни са и други функции. Например при плувния бръмбар те са разположени в задния край на тялото. Когато трябва да „поеме дъх“, тя изплува на повърхността, заема вертикална позиция „с главата надолу“ и излага частта, където .

Интересно е дишането на възрастните плувци. Имат развити такива, извити надолу и навътре към тялото отстрани. В резултат на това, когато изплува на повърхността със сгъната елитра, бръмбарът улавя въздушен мехур, който навлиза в поделитното пространство. Отварят и там. Така плувецът подновява своите кислородни запаси. Плувецът от род Dyliscus може да остане под вода 8 минути между изплуване, Hyphidrus около 14 минути, а Hydroporus до половин час. След първата слана бръмбарите също остават жизнеспособни под леда. Те намират въздушни мехурчета под водата и плуват над тях, за да ги „поемат“ под водата.

При водолюба въздухът се съхранява между космите, разположени на коремната част на тялото. Те не се мокрят, така че между тях се образува приток на въздух. Когато насекомото плува под водата, коремната му част изглежда сребриста поради въздушната възглавница.

При водните насекоми, които дишат атмосферния въздух, малките запаси от кислород, които улавят от повърхността, трябва да се консумират много бързо, но това не се случва. защо Факт е, че кислородът дифундира от водата във въздушни мехурчета, а въглеродният диоксид частично излиза от тях във водата. По този начин, поемайки въздух под водата, насекомото получава доставка на кислород, който се попълва от само себе си за известно време. Процесът е силно зависим от температурата. Например, буболечката Plea може да живее във преварена вода 5-6 часа при топли температури и 3 дни при ниски температури.

Във всички тези случаи се получава дишане на кожата. Насекомите дишат по цялата повърхност на тялото (първите етапи

Хората, които не познават добре биологията, обикновено не си представят структурата на безгръбначните. Имат ли кръв и имат ли мозък? Дишат ли насекомите? По-голямата част от живите организми се нуждаят от кислород, за да живеят. Той окислява входящите вещества и ги разделя на структури, които са по-прости по структура. Растенията също използват кислород в процеса на дишане. Само анаеробните микроорганизми и някои многоклетъчни животни не се нуждаят от този елемент. Те обаче също дишат, те само използват други органични или неорганични вещества за окисление.

Светът на малките същества

Насекомите са малки организми, чийто размер не надвишава няколко сантиметра. Структурата им не позволява увеличаване на обема и тежестта съвременни условия. Това не може да се каже за древните членестоноги, живели по времето на динозаврите и дори по-рано. В онези дни атмосферата беше съвсем различна: плътността на въздуха и газовият състав бяха различни. А самата планета Земя тежеше по-малко. В далечното минало водните кончета са достигали размери над половин метър.

Какво дишат насекомите? И какво им попречи да се развият до размерите например на котка в съвременни условия? Учените смятат, че това е вид дихателна система.

Малко таксономия

Насекомите принадлежат към подтипа на трахеите. Типът членестоноги също включва подтипове дишащи хриле (ракообразни) и хелицерати (паяци, скорпиони, акари и др.).

Какво дишат насекомите?

Самото име на подтипа говори за начина на дишане. Хелицератите обаче дишат по подобен начин. Насекоми, придобити по време на еволюцията сложна систематрахеята. Трахеите са вътрешни тръби, които отвеждат въздуха до клетките на тялото. Трахеалната система не е проста, защото трахеята се разклонява на огромно количествотънки тръбички. Всеки от тях отговаря на малка група клетки. Трахеалната мрежа при насекомите е подобна на системата от кръвоносни съдове и капиляри при гръбначните животни.

Дихала на насекоми

Въздухът навлиза в трахеята през спирали - специални отвори на тялото на насекомите. Спиракулите - стигмати - са разположени по двойки, обикновено отстрани на тялото. Регулирането на въздушния поток се осигурява от специални заключващи устройства.

Три симетрични големи клона на трахеята обикновено произлизат от всяка спирала:

Дорсален. Осигурява кислород на гръбначния съд с хемолимфата и дорзалните мускули.
Висцерална. Обслужва храносмилателната система и половите органи.
Вентрална. Обслужва коремните мускули и нервната връв.

Трахеоли на насекоми

Краищата на трахеята се разклоняват в много тънки капилярни тръбички - трахеоли. Диаметърът им е по-малък от 1 микрометър. Трахеолите се разклоняват в междуклетъчното пространство и оплитат клетките. Те са функционална част от трахеалната система, позволяваща дифузията на кислород в клетките на тялото.

Допълнително образование

Какво дишат повечето насекоми? Дихателните органи са трахеята. Въпреки това, някои членестоноги също имат въздушни торбички. Тази структура напомня на белите дробове или по-скоро на въздушните торбички на птиците, за да увеличи обема на въздуха в тялото. Подутите места се срещат при бързо летящи насекоми (пчели, мухи). Те лежат по трахеалните стволове. В резултат на свиване на мускулите на тялото по време на полет, въздушните торбички се компресират и разширяват, увеличавайки притока на въздух навътре и навън.

Какъв орган дишат насекомите, които живеят във вода?

Например сребърният паяк, който живее в Централна Русия, повечето отпрекарва живота си под вода. Той носи запас от въздушни мехурчета със себе си. Така че не трябваше да променя нищо в дихателната си система. Паяците имат подобна трахеална система като насекомите.

Плуващият бръмбар е често срещан обитател на водоеми средна зонаРусия. Диша и през трахеите. Периодично се издига на повърхността на водата и разкрива върха на корема си. Въздухът навлиза под елитрата и се съхранява там. Водният бръмбар носи запас от кислород със себе си.

Други водни бръмбари правят същото. Въртящият се ловува на повърхността на езерцето, но когато се гмурка в опасност, поема и въздух със себе си. Прилича на лъскава мембрана в края на корема.

Много водни буболечки също улавят въздушни мехурчета от повърхността. Като например смутито. Носи въздушно мехурче, прикрепено към края на корема. Това устройство също му помага да плува по-добре.

Някои водни буболечки (воден скорпион, ранатра) имат специална тръба в края на корема. Състои се от две половини с форма на жлеб. Буболечката движи корема си - прави дихателни движения. Тръбата пренася въздух към спиралите.

Дихателни органи на ларвите

Възрастните насекоми дишат с помощта на трахеи. Ларвите имат по-разнообразни дихателни органи. Кои ларви на насекоми дишат през трахеите? Сухопътните представители имат трахеална система. Например, гъсениците на пеперудата имат 9 чифта стигмати отстрани на тялото си. Първата двойка е на гърдите, останалите са на коремните сегменти. Понякога втората двойка спирали е затворена.

Повечето водни насекоми и техните ларви също имат трахеална система. Въпреки това, огромен брой представители имат образувания, подобни на хрилете. Това са израстъци, разположени на местата на спиралите. Кислородът навлиза в тялото през тънките капаци на трахеалните израстъци. По този начин дишат ларвите на еднодневките, каменарките и водниците. Ларвите на хетероптерните водни кончета също имат трахеални хриле, но те се намират в червата, тоест вътре в тялото.

Кръвните червеи имат нишковидни хриле, но големи количестваабсорбира кислород по цялата повърхност на тялото. Тялото на кървавия червей винаги е снабдено с кислород. Поради тази причина може да живее в замърсени водоеми.

Ларвите на перестия комар (семейството на комарите с дебела уста) дишат кислород, разтворен във вода, като го абсорбират по цялата повърхност на тялото.

Дихателни органи на какавиди

Какво дишат насекомите в стадий на какавида? Смята се, че третият етап от развитието на насекомите е неподвижен. Въпреки това дори какавидите на пеперудата могат да движат корема си. И куклата калинкакима с глава, вероятно плашейки враговете си. Насекомите на този етап дишат през трахеите.

Сред какавидите на водните насекоми има много подвижни индивиди. Това са например кръвосмучещите комари. Какавидите им редовно се издигат на повърхността на водата, за да всмукват въздух през специални тръби в края на корема.

Какавидата на перестия комар е подобна на какавидата на обикновения комар. Но не се издига на повърхността на водата, докато възрастният не излезе. Дихателният орган е обвивката на тялото.

Какво дишат насекомите, които нямат трахеи? Дихателните органи на някои първични безкрили насекоми и ларви, живеещи в тъканите, са кожата. Те са достатъчно тънки, за да пропускат газовете. Въглеродният диоксид също се отделя през кутикулата, което се наблюдава частично при насекоми с трахеи.

Насекомите често движат корема си - правят дихателни движения. Дихателната честота се увеличава по време на полет. Дихателните мускули се свиват и отпускат, например при пчела в покой около 40 пъти в минута. По време на полет няколко пъти по-често.

При по-примитивните насекоми спиралите не се затварят. Те обаче са защитени с косми от отломки. При по-сложните членестоноги стигматите са способни да се отварят и затварят, за да регулират въздушния поток. Освен това част от спиралите могат да се използват за вдишване, а другата част за издишване на въздух.

Интересното е, че стигмите при насекомите имат различни формии цвят. Те могат да бъдат кръгли, овални, триъгълни. Цветът им понякога се различава от цвета на околната кутикула.

Така природата е създала трахеалната система още преди появата на белите дробове. Тази система е добре организирана. Спиралната система осигурява D.C.въздух. Кислородът се пренася до всички клетки на тялото.

U насекомиЖивеейки във вода, дишането става по два начина. Това зависи от структурата на тяхната трахеална система.

Много водни организми имат затворена трахеална система, в която спиракулите не функционират. Затворен е и няма „изходи“ навън. дъхосъществява се с помощта на хриле - израстъци на тялото, в които навлиза трахеята и се разклонява обилно. Тънките трахеоли се приближават толкова близо до повърхността на хрилете, че кислородът започва да дифундира през тях. Това позволява на някои насекоми, живеещи във вода (ларви и нимфи на водни мухи, каменни мухи, еднодневки, водни кончета), да извършват обмен на газ. По време на прехода им към сухоземно съществуване (трансформация във възрастни), хрилете намаляват и трахеалната система се превръща от затворена в отворена.

В други случаи дишането на водните насекоми се извършва от атмосферен въздух. Тези насекоми имат отворена трахеална система. Те поемат въздух през дихалата си, изплуват на повърхността и след това потъват във водата, докато не се изразходват. В тази връзка те имат две структурни характеристики:

първо, разработени въздушни торбички, в които могат да се съхраняват големи порции въздух,
второ, развитият затварящ механизъм на спиралите, който не позволява на водата да навлезе в трахеалната система.

Възможни са и други функции. Например в ларвата на плувния бръмбар спиракулите са разположени в задния край на тялото. Когато трябва да „поеме въздух“, тя плува на повърхността, заема вертикална позиция „с главата надолу“ и излага частта, където се намират стигматите.

В ларвата на обикновения комар дихателна тръба се простира нагоре и назад от 8-ия и 9-ия сегмент на корема, свързани заедно, в края на който се отварят главните трахеални стволове. Когато тръбата е поставена над водата, насекомото получава въздух през пролуките в стволовете. Почти идентична, но по-изразена тръба се среща в ларвите на Eristalis. Това образувание е толкова силно изразено при тях, че за наличието му и сивоВ самото насекомо такива ларви се наричат "плъхове". В зависимост от това дали е на по-голяма или по-малка дълбочина, опашката на плъха може да променя дължината си. (снимка)

Интересно е дишането на възрастните плувци. Имат развити елитри, извити надолу и навътре към тялото отстрани. В резултат на това, когато изплува на повърхността със сгъната елитра, бръмбарът улавя въздушен мехур, който навлиза в поделитното пространство. Тук се отварят спиралите. Така плувецът подновява своите кислородни запаси. Плувецът от род Dyliscus може да остане под вода 8 минути между изплуване, Hyphidrus около 14 минути, а Hydroporus до половин час. След първата слана бръмбарите също остават жизнеспособни под леда. Те намират въздушни мехурчета под водата и плуват над тях, за да ги „вземат“ под елитрата.