Для дыхания служит сложно развитая система трахей ( рис. 340 ). По бокам тела находится до 10 пар, иногда меньше, дыхалец, или стигм: они лежат на средне — и заднегруди и на 8 члениках брюшка.
Трахейная система черного таракана со спинной стороны (по Майаль и Денни): 1 — трахейные стволы, 2 — стигмы, 3 — зоб, 4 — пилорические придатки, 5 — средняя кишка, 6 — задняя кишка
Стигмы часто снабжены особыми замыкательными аппаратами и ведут каждая в короткий поперечный канал, а все поперечные каналы соединены между собой парой (или больше) главных продольных трахейных стволов. От стволов берут начало более тонкие трахеи, ветвящиеся многократно, и опутывающие своими разветвлениями все органы. Заканчивается каждая трахея концевой клеткой с радиально расходящимися отростками, пронизанными конечными канальцами трахеи ( рис. 341 ). Концевые веточки этой клетки (трахеолы) проникают даже внутрь отдельных клеток тела.
Иногда трахеи образуют местные расширения, или воздушные мешки, которые служат у наземных насекомых для улучшения вентиляции воздуха в трахейной системе, а у водных, вероятно, в качестве резервуаров, увеличивающих запас воздуха в теле животного.
Трахеи возникают у зародыша насекомых в виде глубоких впячиваний эктодермы; как и остальные эктодермальные образования, они выстланы кутикулой. В поверхностном слое последней образуется спиральное утолщение, придающее трахее эластичность и препятствующее спадению стенок.
В простейших случаях поступление кислорода в трахейную систему и удаление из нее углекислого газа происходит путем диффузии через постоянно открытые стигмы. Это наблюдается, однако, только у малоактивных насекомых, обитающих в условиях повышенной влажности.
Активизация поведения и переход к обитанию в засушливых биотопах значительно усложняют механизм дыхания. Возрастающая потребность организма в кислороде обеспечивается появлением специальных дыхательных движений, состоящих из расслабления и сжимания брюшка. При этом происходит вентилирование трахейных мешков и основных трахейных стволов. Образование замыкательных аппаратов на стигмах снижает потери воды в процессе дыхания. Так как скорость диффузии паров воды ниже, чем кислорода, то при кратковременном открывании стигм кислород успевает проникнуть в трахейную систему, а потери воды оказываются минимальными.
У многих живущих в воде личинок насекомых (например, стрекоз, поденок и др.) трахейная система является замкнутой, т. е. стигмы отсутствуют, тогда как сама трахейная сеть налицо. У таких форм кислород диффундирует из воды через трахейные жабры, пластинчатые или кустистые, тонкостенные выросты тела, пронизанные богатой сетью трахей. Чаще всего трахейные жабры сидят по бокам части члеников брюшка (личинки поденок). Кислород поступает через тонкие покровы жабр, попадает в трахеи и затем разносится по телу.
Во время превращения жабродышащих личинок во взрослое насекомое, живущее на суше, жабры исчезают, а стигмы открываются и трахейная система из замкнутой переходит в открытую.
Важная физиологическая особенность дыхательной системы насекомых состоит в следующем. Обыкновенно кислород воспринимается животным в определенных участках его тела и оттуда разносится кровью по всему организму. У насекомых же воздухоносные трубочки пронизывают все тело и доставляют кислород прямо к местам его потребления, т. е. к тканям и клеткам, как бы заменяя собой кровеносные сосуды.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Дыхательная система у насекомых является точнейшим отражением их образа жизни. Так как эти существа все время находятся над землей, дышат они исключительно благодаря трахеям, которые у них куда более развитые, нежели у других жителей нашей планеты. Справедливости ради стоит выделить, что существуют некоторые надклассы насекомых, которые обитают в водной среде, или же частенько там бывают. В таком случае дыхательная система насекомых представлена жабрами. Однако это крайне редкие виды данного класса, потому осмотрим мы их также очень кратко. Что же, перейдем к более детальному изучению данного раздела биологии.
Общие данные
Итак, дыхательная система у насекомых представляется нам в виде трахей. От них исходят многочисленные разветвления, которые распространяются по всем жизненно важным органам и системам тельца. Все тело, за исключением головы (то бишь грудной отдел и брюшко) покрыто выходными отверстиями – дыхальцами. Именно они образуют трахейную систему, благодаря которой большинство насекомых могут дышать через поверхность своего тела.
Отметить стоит, что эти дыхальца надежно защищены от раздражителей внешней среды специальными клапанами. Они быстро реагируют на поступление воздуха благодаря отлично развитым мышцам. Также важно знать, что дыхальца находятся на боках каждого сегмента тела. Размер их отверстий регулируется, за счет чего и изменяется трахейный просвет.
Процесс вентиляции
Чтобы понять досконально, как дышат насекомые, важно в первую очередь усвоить, что каждая трахейная система, которая располагается в тельце, всегда вентилируется. Необходимый воздухообмен происходит благодаря тому, что клапаны, которые располагаются вдоль тела, грубо говоря, открываются и закрываются по определенному графику, то есть скоординировано. Для примера рассмотрим, как подобный процесс происходит у саранчи. Во время входа воздуха открываются передние 4 дыхальца (среди них два грудных и два брюшных передних). В это время все остальные (6 задних) находятся в закрытом положении. После того как воздух попал в организм, закрываются все дыхальца, а потом открытие происходит в следующей последовательности: 6 задних открываются, а 4 передних остаются закрытыми.
Основные дыхательные движения
Строение трахей
Именно трахеями, как уже было сказано выше, представлена дыхательная система насекомых. Для детей подобное понятие может оказаться слишком сложным, потому если вы объясняете данный биологический процесс своему чаду, то расскажите ему для начала, как выглядит этот самый дыхательный орган. У всех практически насекомых каждая трахея – это отдельно существующий ствол. Он исходит именно из того клапана, через которое проходит дыхальце. От трахейной трубки исходят ответвления, которые представлены в виде спирали. Каждая такая веточка образована из весьма плотной кутикулы, которая всегда надежно зафиксирована на своем месте. Благодаря этому ответвления не спадают, не спутываются, потому в организме насекомого всегда сохраняются просветы, через которые может нормально циркулировать кислород, углекислый газ, а также водяной пар, без которых жизнь данного класса нереальна.
Чем отличаются летающие букашки?
Немного по-другому выглядит дыхательная система у насекомых, которые умеют летать. В данном случае их организмы оснащены так называемыми воздушными мешками. Они образуются благодаря тому, что расширяются трахейные трубки. Причем эти расширения куда больше, чем первозданная ширина дыхательного органа. Еще одна характерная черта таких мешков – у них нет спиральных уплотнений, потому они ведут себя внутри тела насекомого куда более мобильно. Расширение и сжатие воздушных мешков у летающих насекомых происходят пассивно. Во время вдоха организм увеличивается, во время выдоха – соответственно, уменьшается. При этом процессе задействуются только мышцы, которые все контролируют. Важно также отметить, что дыхательная система у насекомых, которые являются летающими, устроена так для того, чтобы они могли на более длительный период захватывать большее количество кислорода.
Насекомые, которые имеют жабры
Членистоногие обитатели водоемов, словно рыбы, имеют жабры и жаберные отверстия. При этом дыхательный процесс осуществляется все равно благодаря трахеям, однако данная система в организме замкнутая. Таким образом кислород из воды поступает в тело не через дыхальца, а через жаберные прорезы, после чего попадает в трубки и спирали. Если же насекомое устроено таким образом, что с процессом взросления оно выбирается из водной среды, начинает обитать на земле или же в воздухе, то жабры становятся рудиментом, который исчезает. Начинает более активно развивать трахейная система, крепчают трубки и спирали, и процесс дыхания уже не имеет ничего общего с жабрами.
Заключение
Кратко мы рассмотрели, какая дыхательная система у насекомых, чем она характерна и какие ее разновидности можно встретить в природе. Если копать глубже, то можно узнать, что дыхательные системы членистоногих различных категорий весьма отличаются друг от друга, и чаще всего их особенности зависят от среды обитания тех или иных видов.
Как дышат насекомые, и дышат ли они вообще? Строение тела тех же жуков существенно отличается от анатомии любого млекопитающего. Не все люди знают об особенностях жизнедеятельности насекомых, ведь и пронаблюдать эти процессы сложно по причине небольших размеров самого объекта. Однако эти вопросы порой всплывают – например, когда ребенок сажает пойманного жука в банку, и спрашивает, как обеспечить ему долгую, счастливую жизнь.
Так дышат ли они, как осуществляется процесс дыхания? Можно ли закрывать банку плотно, чтобы жук не убежал, не задохнется ли он? Эти вопросы задаются многими людьми.
Кислород, дыхание и размеры насекомых
Современные насекомые действительно имеют небольшие размеры. Но это исключительно древние существа, которые появились куда раньше теплокровных, даже раньше динозавров. В те времена условия на планете были совершенно другими, состав атмосферы тоже был иной. Даже удивительно, как они смогли пережить миллионы лет, приспособиться ко всем изменениям, которые прошли за это время на планете. Эпоха расцвета насекомых позади, и в те времена, когда они были на пике эволюции, назвать их маленькими было нельзя.
В современном мире насекомые не могут достичь таких размеров, и самыми крупными являются тропические особи – влажный, жаркий климат, насыщенный кислородом, дает им больше возможностей для процветания. Буквально все исследователи убеждены, что процветать на планете в сегодняшних условиях так, как это было в прошлом, насекомым не дает именно их дыхательная система с ее специфическими особенностями устройства.