Ľudia, ktorí nepoznajú dobre biológiu, zvyčajne nerozumejú stavbe bezstavovcov. Majú krv a majú mozog? Dýcha hmyz? Prevažná väčšina živých organizmov potrebuje k životu kyslík. Oxiduje prichádzajúce látky - rozdeľuje ich na štruktúry, ktoré sú štruktúrne jednoduchšie. Rastliny tiež využívajú kyslík v procese dýchania. Tento prvok nepotrebujú iba anaeróbne mikroorganizmy a niektoré mnohobunkové živočíchy. Tie však aj dýchajú, len na oxidáciu využívajú iné organické či anorganické látky.
Svet malých stvorení
Hmyz sú malé organizmy, ktorých veľkosť nepresahuje niekoľko centimetrov. Ich štruktúra neumožňuje zvýšiť objem a hmotnosť v moderných podmienkach. To isté sa nedá povedať o starých článkonožcoch, ktoré žili v čase dinosaurov a ešte skôr. V tých časoch bola atmosféra úplne iná: iná hustota vzduchu, zloženie plynov. A samotná planéta Zem vážila menej. Vážky v dávnej minulosti dosahovali veľkosti viac ako pol metra.
Ako dýcha hmyz? A čo im bránilo, aby sa v moderných podmienkach vyvinuli do veľkosti napríklad mačky? Vedci sa domnievajú, že ide o druh dýchacieho systému.
Niečo z taxonómie
Hmyz patrí do tracheálno-dýchacieho podtypu (Tracheata). K typom článkonožcov patria aj podtypy žiabrovcov (kôrovce) a chelicery (pavúky, škorpióny, roztoče atď.).
Ako dýcha hmyz?
Už samotný názov podtypu hovorí o spôsobe dýchania. Podobne však dýchajú aj cheliceráty. Hmyz počas evolúcie získal komplexný tracheálny systém. Priedušnice sú vnútorné trubice, ktoré prenášajú vzduch do buniek tela. Tracheálny systém nie je jednoduchý, pretože priedušnica sa rozvetvuje na obrovské množstvo tenkých rúrok. Každý z nich sa približuje k malej skupine buniek. Sieť priedušníc hmyzu je podobná systému krvných ciev a kapilár u stavovcov.
Hmyzové špirály
Vzduch vstupuje do priedušnice cez špirály - špeciálne otvory na tele hmyzu. Spiracles - stigmy - sú umiestnené v pároch, zvyčajne po stranách tela. Regulácia prívodu vzduchu je zabezpečená špeciálnymi blokovacími zariadeniami.
Z každej špirály zvyčajne odchádzajú tri symetrické veľké vetvy priedušnice:
- dorzálny. Poskytuje kyslík dorzálnej cieve s hemolymfou a chrbtovými svalmi.
- Viscerálny. Slúži zažívacie ústrojenstvo a pohlavných orgánov.
- Ventrálny. Slúži brušným svalom a nervovým reťazcom.
Hmyzové tracheoly
Zakončenia priedušnice sa rozvetvujú do veľmi tenkých kapilár – tracheol. Ich priemer je menší ako 1 mikrometer. V medzibunkovom priestore sa rozvetvujú tracheoly, ktoré opletajú bunky. Sú funkčnou súčasťou tracheálneho systému, zabezpečujú difúziu kyslíka do buniek tela.
Doplnkové vzdelanie
Ako väčšina hmyzu dýcha? Dýchacie orgány sú priedušnica. Niektoré článkonožce však majú aj vzdušné vaky. Táto štruktúra pripomína pľúca alebo skôr vzduchové vaky vtákov, aby sa zväčšil objem vzduchu v tele. Opuchnuté miesta sa nachádzajú u rýchlo lietajúceho hmyzu (včely, muchy). Ležia pozdĺž tracheálnych kmeňov. V dôsledku kontrakcie svalov tela počas letu sa vzduchové vaky stláčajú a narovnávajú, čím sa zvyšuje príjem a výstup vzduchu.
Akým orgánom dýcha hmyz žijúci vo vode?
Napríklad strieborný pavúk, ktorý žije v strednom Rusku, trávi väčšinu svojho života pod vodou. Nosí so sebou zásobu vzduchových bublín. Nemusel teda niečo meniť v dýchacom systéme. Pavúky majú podobný tracheálny systém ako hmyz.
Chrobák plávajúci je bežným obyvateľom rybníkov stredný pruh Rusko. Dýcha aj priedušnicami. Pravidelne stúpa na hladinu vody a odhaľuje špičku brucha. Vzduch vstupuje pod elytru a tam sa skladuje. Vodný chrobák si so sebou nesie zásobu kyslíka.
Zvyšok vodných chrobákov robí to isté. Víchrica loví na hladine rybníka, no potápajúc sa v nebezpečenstve berie so sebou aj vzduch. Vyzerá to ako lesklá škrupina na konci brucha.
Mnoho vodných chrobákov tiež naberá vzduch vo forme bubliny z povrchu. Ako napríklad hladkosť. Nesie so sebou vzduchovú bublinu pripevnenú na konci brucha. Takéto zariadenie mu pomáha plávať ešte lepšie.
Niektoré vodné ploštice (vodný škorpión, ranatra) majú na konci brucha špeciálnu trubicu. Skladá sa z dvoch ryhovaných polovíc. Chyba pohybuje bruchom - robí dýchacie pohyby. Cez trubicu vstupuje vzduch do špirál.
Dýchacie orgány lariev
Dospelý hmyz dýcha cez priedušnice. Larvy majú rozmanitejšie dýchacie orgány. Ktoré larvy hmyzu dýchajú priedušnicami? Zástupcovia pôdy majú tracheálny systém. Napríklad húsenice motýľov majú po stranách tela 9 párov stigiem. Prvý pár je na hrudi, ostatné sú na segmentoch brucha. Niekedy je druhý pár špirál uzavretý.
Väčšina vodného hmyzu a jeho lariev má tiež tracheálny systém. Obrovské množstvo zástupcov má však útvary podobné žiabrám. Sú to výrastky umiestnené na miestach špirál. Kyslík vstupuje do tela cez tenké kryty tracheálnych výrastkov. Takto dýchajú larvy podeniek, múch a potočníkov. Larvy vážok majú tiež tracheálne žiabre, ale nachádzajú sa v čreve, teda vo vnútri tela.
Krvavý červ má niťovité žiabre, ale v vo veľkom počte absorbuje kyslík do celého tela. V tele krvavého červa je vždy zásoba kyslíka. Z tohto dôvodu môže žiť v znečistených vodných útvaroch.
Larvy komárov cirrus (rodina komárov s hrubým telom) dýchajú kyslík rozpustený vo vode a absorbujú ho celým povrchom tela.
Dýchacie orgány kukly
Ako dýcha hmyz v štádiu kukly? Predpokladá sa, že tretia etapa vývoja hmyzu je nehybná. Aj kukly motýľov však dokážu hýbať bruchom. A kukla lienka prikývne hlavou, pravdepodobne odplaší nepriateľov. Hmyz tohto štádia dýcha cez priedušnice.
Medzi kukly vodného hmyzu sú veľmi pohyblivé jedince. Ide napríklad o krv cicajúce komáre. Ich kukly pravidelne stúpajú k hladine vody, aby nasávali vzduch špeciálnymi trubicami na konci brucha.
Kukla komára spereného je podobná kukle komára obyčajného. Pred vypustením dospelého však nevystúpi na hladinu vody. Dýchací orgán je kožou tela.
Ako dýcha hmyz, ktorý nemá priedušnice? Dýchacími orgánmi niektorého primárneho bezkrídleho hmyzu a lariev žijúcich v tkanivách je koža. Sú dostatočne tenké na prechod plynov. Oxid uhličitý sa tiež uvoľňuje cez kutikulu, čo je čiastočne pozorované u hmyzu, ktorý má priedušnice.
Hmyz často pohybuje bruchom - robí dýchacie pohyby. Rýchlosť dýchania sa počas letu zvyšuje. Dýchacie svaly sa sťahujú a uvoľňujú napríklad u včely v pokoji asi 40-krát za minútu. Počas letu niekoľkokrát častejšie.
U primitívnejšieho hmyzu sa špirály nezatvárajú. Pred úlomkami ich však chránia chĺpky. U zložitejších článkonožcov sa stigmy dokážu otvárať a zatvárať, aby regulovali prívod vzduchu. Okrem toho môže časť špirál slúžiť na inhaláciu a druhá časť na výdych vzduchu.
Zaujímavé je, že stigmy hmyzu majú iný tvar a farba. Môžu byť okrúhle, oválne, trojuholníkové. Ich farba sa niekedy líši od farby okolitej kutikuly.
Príroda teda vytvorila tracheálny systém ešte pred objavením sa pľúc. Tento systém je dobre organizovaný. Systém špirály poskytuje konštantný prúd vzduchu. Kyslík sa prenáša do všetkých buniek tela.
Štruktúra tracheálneho systému. Dýchanie hmyzu sa uskutočňuje cez systém priedušnice, distribuovaný po celom tele, menej často cez povrch kože. Priedušnice sú reprezentované dutými rúrkami vystlanými chitínom vo forme špirálových zhrubnutí, ktoré zabraňujú kolapsu priedušnice pri pohybe a ohýbaní tela. Priedušnice sa rozvetvujú na drobné kapiláry – tracheoly s priemerom menším ako 1 mikrón, ktoré privádzajú vzdušný kyslík priamo do tkanív a buniek tela.
Dych. Prúdenie vzduchu do tracheálneho systému prebieha najčastejšie aktívne, pomocou dýchacích pohybov. V tomto prípade sa určité spirakuly otvárajú alebo zatvárajú, pričom vykonávajú inhaláciu alebo výdych. Rytmus dýchacích pohybov závisí od druhu hmyzu, jeho stavu a vonkajších podmienok. Takže včela medonosná v pokoji robí asi 40 dýchacích pohybov za 1 minútu a v pohybe - až 120; u niektorých aridoidov sa ich počet zvyšuje zo 6 na 26 alebo viac, keď teplota prostredia stúpne z 0 °C na 27 °C a viac.
U mnohých druhov hmyzu je vzduch vdychovaný cez hrudník a vydychovaný cez ventrálne špirály. Rytmus špirál je spojený s dýchacími pohybmi brucha; so zvýšením a znížením tlaku vzduchu spôsobeného týmito pohybmi sa niektoré špirály otvárajú smerom von, iné - vo vnútri tela hmyzu. Pod vplyvom veľkých dávok oxidu uhličitého, rôznych jedov a niekedy aj bez zjavného dôvodu sa však cirkulácia vzduchu môže zmeniť, to znamená, že začne vchádzať cez brušné špirály a vystupovať cez hrudník. Navyše s nárastom oxidu uhličitého a nedostatkom kyslíka v prostredí zostávajú špirály dlhšie otvorené, a preto bude fumigácia priestorov proti škodcom efektívnejšia.
Dýchanie je oxidačný proces, ktorý prebieha spotrebou kyslíka a uvoľňovaním oxidu uhličitého. Oxidačný proces prebieha za účasti oxidačných enzýmov – oxidáz a je sprevádzaný postupným rozkladom molekúl konzumovateľných zlúčenín – sacharidov, tukov, bielkovín – a uvoľňovaním energie. Rozklad týchto zlúčenín v konečnom dôsledku končí tvorbou oxidu uhličitého a vody a pri bielkovinách aj objavením sa produktov rozpadu naviazaných na zlúčeniny, ako je močovina a jej soli, ktoré sú pre telo bezpečnejšie.
Dýchanie je teda sprevádzané výmenou plynov. Proces výmeny plynov je charakterizovaný respiračným koeficientom (RC), ktorý predstavuje pomer uvoľneného oxidu uhličitého k celkovému množstvu absorbovaného kyslíka. Podľa tohto ukazovateľa je možné posúdiť, ktoré látky sa v súčasnosti používajú ako zdroj energie. Keď sú sacharidy oxidované, DC = 1, keď sa používajú menej oxidované zlúčeniny tukov, DC klesá na 0,7 a bielkoviny - na 0,77-0,82. Napríklad pri hladovaní švábov DC klesá na 0,65-0,85, čo zodpovedá prevažujúcej spotrebe predtým uložených tukov.
Iné formy dýchania Dýchanie vodného hmyzu nastáva tak v dôsledku atmosférického vzduchu, ako aj v dôsledku použitia vzduchu rozpusteného vo vode. Plávajúce chrobáky, žijúce vo vode, teda dýchajú vďaka atmosférickému vzduchu uloženému pod elytrou na konci brucha a z času na čas stúpajú na povrch, aby obnovili svoje zásoby. Chrobáky z rodu kosatcov dostávajú atmosférický vzduch zo vzduchových plavidiel vodných rastlín.
Pri použití vzduchu rozpusteného vo vode hmyz dýcha pomocou žiabier. Žiabre sú reprezentované vonkajšími rozvetvenými alebo lamelárnymi útvarmi umiestnenými v mieste chýbajúcich špirál. Sú vyvinuté v larvách podeniek, vážok, potočníkov a niektorých dvojkrídlovcov. U lariev vážok sú žiabre rektálne, to znamená, že sú to vnútorné orgány a nachádzajú sa v konečníku.
Telesná teplota. Hmyz sú zvieratá s premenlivou telesnou teplotou. Závisí to od intenzity procesov tvorby tepla a jeho návratnosti. Zdrojmi tvorby tepla u hmyzu sú na jednej strane metabolické procesy v organizme sprevádzané uvoľňovaním tepelnej energie a na druhej strane sálavá energia slnka alebo ním ohrievaného vzduchu.
Podľa I. D. Strelnikova sa telesná teplota hmyzu v pokoji a nevystavenom slnku približne rovná teplote životné prostredie. Vzhľadom na to, že teplotné optimum pre mnohé druhy kolíše okolo 20–35 °C, hmyz môže v určitých medziach regulovať telesnú teplotu zmenou svalovej aktivity (pohyb, let) alebo presunom do teplejších či chladnejších oblastí, niekedy až za hranicu zmeny držania tela. účtu. Známy význam pri regulácii telesnej teploty môže mať odparovanie vody z povrchu kože a ventilácia priedušnice, najmä pomocou vzduchových vakov.
Ako hmyz dýcha a dýcha vôbec? Stavba tela tých istých chrobákov sa výrazne líši od anatómie akéhokoľvek cicavca. Nie všetci ľudia vedia o vlastnostiach života hmyzu, pretože je ťažké pozorovať tieto procesy kvôli malej veľkosti samotného objektu. Tieto otázky však občas prídu – napríklad keď dieťa vloží odchyteného chrobáka do téglika a pýta sa, ako mu zabezpečiť dlhý šťastný život.
Dýchajú teda, ako prebieha proces dýchania? Je možné nádobu pevne uzavrieť, aby ploštica neutiekla, neudusí sa? Tieto otázky si kladie veľa ľudí.
Kyslík, dýchanie a veľkosť hmyzu
Moderný hmyz je skutočne malý. Ale sú to výnimočne staré tvory, ktoré sa objavili oveľa skôr ako teplokrvné, dokonca ešte pred dinosaurami. V tých časoch boli na planéte úplne iné podmienky, iné bolo aj zloženie atmosféry. Je dokonca úžasné, ako dokázali prežiť milióny rokov, prispôsobiť sa všetkým zmenám, ktoré sa počas tohto obdobia na planéte udiali. Doba rozkvetu hmyzu je za nami a v tých časoch, keď boli na vrchole evolúcie, nebolo možné nazvať ich malými.
Zaujímavý fakt: skamenené pozostatky vážok dokazujú, že v minulosti dosahovali veľkosť pol metra. V časoch rozkvetu hmyzu sa vyskytovali aj iné výnimočne veľké druhy.
V modernom svete hmyz nemôže dosiahnuť túto veľkosť a najväčšie sú tropické jedince - vlhké, horúce a okysličené podnebie im dáva viac príležitostí na prosperovanie. Doslova všetci bádatelia sú presvedčení, že práve ich dýchací systém so svojimi špecifickými prístrojovými vlastnosťami bráni v dnešných podmienkach hmyzu prekvitať na planéte tak, ako tomu bolo v minulosti.
Súvisiace materiály:
Nepriatelia včiel
Dýchací systém hmyzu
Pri klasifikácii hmyzu sú klasifikované ako podtyp tracheálneho dýchania. To už odpovedá na mnohé otázky. Po prvé, dýchajú a po druhé to robia cez priedušnicu. Článkonožce sú tiež klasifikované ako žiabrovody a chelicery, pričom prvé sú raky a druhé sú roztoče a škorpióny. Vráťme sa však k tracheálnemu systému, ktorý je charakteristický pre chrobáky, motýle a vážky. Ich tracheálny systém je mimoriadne zložitý, evolúcia ho leštila viac ako milión rokov. Priedušnice sú rozdelené na početné trubice, každá trubica smeruje do určitej časti tela - takmer rovnakým spôsobom, ako sa krvné cievy a kapiláry vyspelejších teplokrvníkov a dokonca aj plazov rozchádzajú po celom tele.
Priedušnice sa plnia vzduchom, ale nerobí sa to cez nosné dierky alebo ústa, ako u stavovcov. Priedušnica je naplnená špirálami, to sú početné otvory, ktoré sú na tele hmyzu. Špeciálne ventily sú zodpovedné za výmenu vzduchu, naplnenie týchto otvorov vzduchom a ich uzavretie. Každá špirála je zásobovaná tromi vetvami priedušnice, vrátane:
- Ventrálne pre nervový systém a brušné svaly,
- Dorzálny pre chrbtové svaly a miechovú cievu, ktorá je vyplnená hemolymfou,
- Viscerálny, ktorý pôsobí na orgány rozmnožovania a trávenia.
Súvisiace materiály:
Hlavné typy denných motýľov v Rusku
Priedušnice sa na svojom konci menia na tracheoly - veľmi tenké rúrky, ktoré opletajú každú bunku tela hmyzu a poskytujú jej prísun kyslíka. Hrúbka tracheolu nepresahuje 1 mikrometer. Takto je usporiadaný dýchací systém hmyzu, vďaka ktorému môže v jeho tele cirkulovať kyslík a dostať sa do každej bunky.
Ale len lezúci alebo nízko lietajúci hmyz má takéto primitívne zariadenie. Letci, ako sú včely, majú okrem pľúc aj vzduchové vaky ako vtáky. Sú umiestnené pozdĺž tracheálnych kmeňov, počas letu sa dokážu stiahnuť a opäť nafúknuť, aby zabezpečili maximálny prietok vzduchu ku každej z buniek. Okrem toho má hmyz vodného vtáctva systémy na zadržiavanie vzduchu na tele alebo pod bruchom vo forme bublín - to platí pre chrobáky, strieborné rybky a iné.
Ako larvy hmyzu dýchajú?
Väčšina lariev sa rodí s špirálami; to platí predovšetkým pre hmyz žijúci na povrchu zeme. Vodné larvy majú žiabre, ktoré im umožňujú dýchať pod vodou. Tracheálne žiabre môžu byť umiestnené tak na povrchu tela, ako aj v jeho vnútri – dokonca aj v črevách. Navyše mnohé larvy sú schopné prijímať kyslík po celom povrchu svojho tela.
Priedušnice sa na svojom konci menia na tracheoly - veľmi tenké rúrky, ktoré opletajú každú bunku tela hmyzu a poskytujú jej prísun kyslíka. Hrúbka tracheolu nepresahuje 1 mikrometer. Takto je usporiadaný dýchací systém hmyzu, vďaka ktorému môže v jeho tele cirkulovať kyslík a dostať sa do každej bunky.
Ale len lezúci alebo nízko lietajúci hmyz má takéto primitívne zariadenie. Letci, ako sú včely, majú okrem pľúc aj vzduchové vaky ako vtáky. Sú umiestnené pozdĺž tracheálnych kmeňov, počas letu sa dokážu stiahnuť a opäť nafúknuť, aby zabezpečili maximálny prietok vzduchu ku každej z buniek. Okrem toho má hmyz vodného vtáctva systémy na zadržiavanie vzduchu na tele alebo pod bruchom vo forme bublín - to platí pre chrobáky, strieborné rybky a iné.
Ako larvy hmyzu dýchajú?
Väčšina lariev sa rodí s špirálami; to platí predovšetkým pre hmyz žijúci na povrchu zeme. Vodné larvy majú žiabre, ktoré im umožňujú dýchať pod vodou. Tracheálne žiabre môžu byť umiestnené tak na povrchu tela, ako aj v jeho vnútri – dokonca aj v črevách. Navyše mnohé larvy sú schopné prijímať kyslík po celom povrchu svojho tela.