У комах, що мешкають у воді, дихання здійснюється двома способами. Це залежить від того, яку будову має їхня трахейна система.
Багато водних організмів мають закриту трахейну систему, в якій не функціонують дихальця. Вона замкнена, і в ній немає виходів назовні. Диханняздійснюється за допомогою зябер - виростів тіла, в які входять і рясно розгалужуються трахеї. Тонкі трахеоли настільки близько підходять до поверхні зябер, що через них починає дифундувати кисень. Це і дозволяє деяким комахам, що мешкають у воді (личинки та німфирручників, веснянок, поденок, бабок) здійснювати газообмін. При переході їх до наземного існування (перетворенні на імаго) зябра редукуються, а трахейна система із закритої перетворюється на відкриту.
В інших випадках дихання водних комах здійснюється атмосферним повітрям. У таких комах є відкрита трахейна система. Вони набирають повітря через дихальця, спливаючи до поверхні, а потім опускаються під воду доти, доки його не витратить. У зв'язку з цим, вони мають дві особливості будови:
- по-перше, розвинені повітряні мішки, у яких можуть зберігатися великі порції повітря,
- по-друге, розвинений замикальний механізм дихаль, який пропускає воду всередину трахейної системи.
Можливі інші особливості. Наприклад, у личинки жука-плавунця дихальця знаходяться на задньому кінці тіла. Коли їй необхідно "зробити вдих", вона підпливає до поверхні, приймає вертикальне положення "вниз головою" і виставляє назовні частину, де розташовані стигми.
У личинки звичайного комара від з'єднаних разом 8 і 9 сегментів черевця вгору і назад відходить дихальна трубка, на кінці якої відкриваються головні стовбури трахейні. Коли трубка виставляється над водою, через просвіти стволів комаха отримує повітря. Майже така сама, але сильніше виражена трубка є уличинок Eristalis. Дане утворення виражене у них настільки сильно, що за його наявність і сірий колір самої комахи таких личинок називають «щурами». Залежно від перебування на більшій чи меншій глибині хвіст «щура» може змінювати свою довжину. (фото)
Цікавим є подих дорослих плавунців. У них є розвинені надкрила, що збоку підгинаються в напрямку вниз і всередину, до тіла. В результаті при спливі до поверхні при складених надкрила жук захоплює пляшечку повітря, який потрапляє в поделітральний простір. Туди ж відкриваються дихальця. Таким чином, плавунець і відновлює запаси кисню. Плавунець роду Dyliscus між спливаннями може бути під водою 8 хвилин, Hyphidrus близько 14 хвилин, Hydroporus – до півгодини. Після перших заморозків під льодом жуки також зберігають свою життєздатність. Вони знаходять повітряні пляшечки під водою і пропливають над ними так, щоб «забрати» їх під надкрила.
У водолюба запасання повітря відбувається між волосками, розташованими на черевній частині тіла. Вони не змочуються, тому між ними формується запас повітря. Коли комаха пливе під водою, її вентральна частина виглядає сріблястою через повітряну «подушку».
У водних комах, що дихають атмосферним повітрям, невеликі запаси кисню, які вони захоплюють з поверхні, повинні дуже швидко витрачатися, але цього не відбувається. Чому? Справа в тому, що з води в повітряні бульбашки дифундує кисень, і з них у воду частково йде вуглекислий газ. Таким чином, забираючи під воду повітря, комаха отримує запас кисню, який якийсь час поповнюється. Процес дуже залежить від температури. Наприклад, клоп Plea може жити у кип'яченій воді 5-6 годин при теплій температурі та 3 дні при холодній.
Комахи не мають легень. Основна дихальна система у них – трахеї. Трахеї комах - це повітряноносні трубочки, що сполучаються, які відкриваються назовні з боків тіла отворами-дихальцями. Найтонші розгалуження трахей - трахеоли - пронизують все тіло, обплітаючи органи і навіть проникаючи всередину деяких клітин. Таким чином, кисень доставляється з повітрям безпосередньо до місця його споживання в клітинах тіла, і газообмін забезпечується без участі кровоносної системи.
Багато комахи, що живуть у воді (водні жуки і клопи, личинки і лялечки комарів та ін.) повинні час від часу підніматися до поверхні, щоб захопити повітря, тобто у них дихання теж повітряне. Личинки комарів, довгоніжок і деяких інших комах на час оновлення запасу повітря в трахейній системі «підвішуються» знизу до поверхневої плівки води за допомогою жирних волосків, що не змочуються.
А водні жуки – водолюби (Hydrophilidae), плавунці (Dytiscidae) та клопи, наприклад, гладиші (Notonectidae) – подихавши біля поверхні, забирають додатковий запас повітря із собою під воду під надкрилами.
У личинок комах, що живуть у воді, у вологому ґрунті та тканинах рослин, велику роль грає також шкірне дихання.
Добре пристосовані до життя у воді личинки день, веснянок, струмків та інших комах не мають відкритих дихаль. Кисень у них проникає всередину через поверхню всіх ділянок тіла, де покриви досить тонкі, особливо через поверхню листоподібних виростів, пронизаних мережею трахей, що сліпо закінчуються. У личинок комарів-мотилів (Chironomus) дихання теж шкірне, всією поверхнею тіла.
). З боків тіла знаходиться до 10 пар, іноді менше, дихаль, або стигм: вони лежать на середньо- і задні грудях і на 8 члениках черевця.
Стигми часто мають спеціальні замикальні апарати і ведуть кожна в короткий поперечний канал, а всі поперечні канали з'єднані між собою парою (або більше) головних поздовжніх трахейних стволів. Від стволів беруть початок тонші трахеї, що гілкуються багаторазово, і обплутують своїми розгалуженнями всі органи. Закінчується кожна трахея кінцевою клітиною з відростками, що радіально розходяться, пронизаними кінцевими канальцями трахеї (рис. 341). Кінцеві гілочки цієї клітини (трахеоли) проникають навіть усередину окремих клітин тіла.
Іноді трахеї утворюють місцеві розширення, або повітряні мішки, які служать у наземних комах для поліпшення вентиляції повітря в трахейній системі, а у водних, ймовірно, як резервуари, що збільшують запас повітря в тілі тварини.
Трахеї виникають у зародка комах у вигляді глибоких вп'ячування ектодерми; як та інші эктодермальные освіти, вони вистелені кутикулою (рис. 341). У поверхневому шарі останньої утворюється спіральне потовщення, що надає трахеї еластичність і перешкоджає спаду стінок.
У найпростіших випадках надходження кисню до трахейної системи та видалення з неї вуглекислого газу відбувається шляхом дифузії через постійно відкриті стигми. Це спостерігається, однак, тільки у малоактивних комах, що мешкають в умовах підвищеної вологості.
Активізація поведінки та перехід до проживання у посушливих біотопах значно ускладнюють механізм дихання. Зростаюча потреба організму в кисні забезпечується появою спеціальних дихальних рухів, що складаються з розслаблення та стискання черевця. При цьому відбувається вентилювання трахейних мішків та основних трахейних стволів. Утворення замикальних апаратів на стигмах знижує втрати води у процесі дихання. Так як швидкість дифузії пари води нижче, ніж кисню, то при короткочасному відкритті стигм кисень встигає проникнути в трахейну систему, а втрати води виявляються мінімальними.
У багатьох личинок комах (наприклад, бабок, поденок та ін.), що живуть у воді, трахейна система є замкнутою, тобто стигми відсутні, тоді як сама трахейна мережа в наявності. У таких форм кисень дифундує з води через трахейні зябра, пластинчасті або кущисті, тонкостінні вирости тіла, пройняті багатою мережею трахей (рис. 342). Найчастіше трахейні зябра сидять з боків частини члеників черевця (личинки поденок). Кисень надходить через тонкі покриви зябер, потрапляє в трахеї і потім розноситься по тілу.
Під час перетворення жабродишних личинок у дорослу комаху, яка живе на суші, зябра зникають, а стигми відкриваються і трахейна система із замкнутої переходить у відкриту.
Важлива фізіологічна особливість дихальної системи комах полягає у наступному. Зазвичай кисень сприймається тваринам у певних ділянках його тіла та звідти розноситься кров'ю по всьому організму. У комах повітроносні трубочки пронизують все тіло і доставляють кисень прямо до місць його споживання, тобто до тканин і клітин, ніби замінюючи собою кровоносні судини.
Як дихають комахи, і чи вони взагалі дихають? Будова тіла тих же жуків суттєво відрізняється від анатомії будь-якого ссавця. Не всі люди знають про особливості життєдіяльності комах, адже і поспостерігати за цими процесами складно через невеликі розміри самого об'єкта. Однак ці питання часом спливають - наприклад, коли дитина садить спійманого жука в банку, і запитує, як забезпечити йому довге, щасливе життя.
То чи дихають вони, як здійснюється процес дихання? Чи можна закривати банку щільно, щоб жук не втік, чи він не задихнеться? Ці питання ставляться багатьма людьми.
Кисень, дихання та розміри комах
Сучасні комахи справді мають невеликі розміри. Але це винятково стародавні істоти, які з'явилися куди раніше за теплокровні, навіть раніше за динозаври. Тоді умови на планеті були зовсім іншими, склад атмосфери теж був інший. Навіть дивно, як вони змогли пережити мільйони років, пристосуватись до всіх змін, які пройшли за цей час на планеті. Епоха розквіту комах позаду, і в ті часи, коли вони були на вершині еволюції, назвати їх маленькими не можна було.
Цікавий факт:скам'янілі останки бабок доводять, що в минулому вони досягали півметрового розміру. У період розквіту комах були інші винятково великі види.
У світі комахи що неспроможні досягти таких розмірів, і найбільшими є тропічні особини – вологий, жаркий клімат, насичений киснем, дає їм більше можливостей процвітання. Буквально всі дослідники переконані, що процвітати на планеті в сьогоднішніх умовах так, як це було в минулому, комахою не дає їх дихальна система з її специфічними особливостями пристрою.
Матеріали на тему:
Вороги бджіл
Дихальна система комах
При класифікації комах їх відносять до підтипу трахейнодишних. Це вже дає відповіді на багато питань. По-перше, вони дихають, а по-друге, роблять це за допомогою трахеї. Членистоногі також класифікуються як зябра і хеліцерові, до перших відносяться раки, а до других - кліщі і скорпіони. Однак повернемося до трахейної системи, характерної для жуків, метеликів, бабок. Трахейна система у них винятково складна, еволюція шліфувала її не мільйон років. Трахеї поділяються на численні трубочки, кожна трубочка йде до певної частини тіла - приблизно так само, як розходяться по тілу кровоносні судини та капіляри досконаліших теплокровних, і навіть рептилій.
Трахеї наповнюються повітрям, але робиться це не за рахунок ніздрів або ротової порожнини, як у хребетних. Трахеї наповнюються дихальцями, це численні отвори, що знаходяться на тілі комахи. Спеціальні клапани відповідають за повітрообмін, заповнення цих отворів повітрям, їх закриття. Кожне дихальце забезпечується трьома гілками трахеї, серед яких:
- Вентральна для нервової системи та мускулатури черевця,
- Дорзальна для дорзальної мускулатури та спинної судини, яка наповнена гемолімфою,
- Вісцеральна, яка працює на органи розмноження та травлення.
Матеріали на тему:
Основні види денних метеликів у Росії
Трахеї на своєму закінченні перетворюються на трахеоли – дуже тонкі трубочки, які обплітають кожну клітину тіла комахи, забезпечуючи їй приплив кисню. Товщина трахеоли не перевищує 1 мікрометр. Саме так влаштована дихальна система комахи, за рахунок якої кисень може циркулювати в його тілі, досягаючи кожної клітини.
Але подібний примітивний пристрій мають тільки комахи, що повзають або мало літають. Літаючі, такі як бджоли, мають ще повітряні мішки на кшталт тих, що є у птахів на додаток до легень. Вони розташовані вздовж стовбурів трахеї, при польоті вони здатні скорочуватися і роздмухуватися знову, щоб забезпечувати максимальний приплив повітря до кожної клітини. Крім того, у водоплавних комах є системи збереження повітря на тілі або під черевком у вигляді бульбашок – це актуально для жуків-плавунців, сріблянок та інших.
Як дихають личинки комах?
Більшість личинок народжуються з дихальцями, це актуально в першу чергу для комах, що живуть на поверхні землі. Водні ж личинки мають подобу зябер, які дозволяють їм дихати під водою. Трахейні зябра можуть розташовуватися як на поверхні тіла, так і всередині – навіть у кишечнику. Крім того, багато личинок вміють отримувати кисень всією поверхнею свого тіла.
Завантаження...