Ljudje, ki slabo poznajo biologijo, običajno ne razumejo zgradbe nevretenčarjev. Ali imajo kri in ali imajo možgane? Ali žuželke dihajo? Velika večina živih organizmov za življenje potrebuje kisik. Oksidira vhodne snovi - razdeli jih na strukture, ki so po strukturi preprostejše. Rastline uporabljajo tudi kisik v procesu dihanja. Tega elementa ne potrebujejo le anaerobni mikroorganizmi in nekatere večcelične živali. Vendar tudi dihajo, samo za oksidacijo uporabljajo druge organske ali anorganske snovi.
Svet malih bitij
Žuželke so majhni organizmi, katerih velikost ne presega nekaj centimetrov. Njihova struktura ne omogoča povečanja prostornine in teže v sodobnih razmerah. Enako ne moremo reči o starodavnih členonožcih, ki so živeli v času dinozavrov in celo prej. V tistih časih je bilo ozračje popolnoma drugačno: drugačna gostota zraka, sestava plinov. In sam planet Zemlja je tehtal manj. Kačji pastirji so v daljni preteklosti dosegali velikosti več kot pol metra.
Kako dihajo žuželke? In kaj jim je preprečilo, da bi se v sodobnih razmerah razvili do velikosti, na primer mačke? Znanstveniki verjamejo, da je to nekakšen dihalni sistem.
Nekaj taksonomije
Žuželke spadajo v podtip trahealno dihajočih (Tracheata). Vrsta členonožcev vključuje tudi podvrste škrgarjev (rakovci) in kelicera (pajki, škorpijoni, pršice itd.).
Kako dihajo žuželke?
Že samo ime podtipa govori o načinu dihanja. Vendar kelicerati dihajo na podoben način. Žuželke so med evolucijo pridobile zapleten trahealni sistem. Sapniki so notranje cevi, ki prenašajo zrak do telesnih celic. Sapniški sistem ni preprost, saj se sapnik razveja v ogromno število tankih cevk. Vsak od njih se približa majhni skupini celic. Mreža sapnikov pri žuželkah je podobna sistemu krvnih žil in kapilar pri vretenčarjih.
Spiracles žuželk
Zrak vstopi v sapnik skozi spirale - posebne odprtine na telesu žuželk. Spiracles - stigme - se nahajajo v parih, običajno na straneh telesa. Regulacija dovoda zraka je zagotovljena s posebnimi zaklepnimi napravami.
Tri simetrične velike veje sapnika običajno odstopajo od vsakega dihala:
- Hrbtna. Zagotavlja kisik v hrbtni žili s hemolimfo in hrbtnimi mišicami.
- Visceralni. Služi prebavni sistem in spolnih organov.
- Ventralno. Služi trebušnim mišicam in živčni verigi.
Traheole žuželk
Sapniški končiči se razvejajo v zelo tanke kapilarne cevke – traheole. Njihov premer je manjši od 1 mikrometra. Traheole se razvejajo v medceličnem prostoru in spletajo celice. So funkcionalni del trahealnega sistema, ki zagotavlja difuzijo kisika v celice telesa.
Dodatno izobraževanje
Kako diha večina žuželk? Dihalni organi so sapnik. Nekateri členonožci pa imajo tudi zračne mešičke. Ta struktura je podobna pljučem ali bolje rečeno zračnim mešičkom ptic, da se poveča prostornina zraka v telesu. Otekle predele najdemo pri hitro letečih žuželkah (čebelah, muhah). Ležijo ob trahealnih deblih. Zaradi krčenja telesnih mišic med letom se zračni mešički stisnejo in zravnajo, kar poveča vnos in izpust zraka.
S katerim organom dihajo žuželke, ki živijo v vodi?
Na primer, srebrni pajek, ki živi v osrednji Rusiji, večino svojega življenja preživi pod vodo. S seboj nosi zalogo zračnih mehurčkov. Tako mu ni bilo treba spremeniti ničesar v dihalnem sistemu. Pajki imajo podoben trahealni sistem, kot žuželke.
Plavalni hrošč je pogost prebivalec ribnikov srednji pas Rusija. Diha tudi skozi sapnik. Občasno se dvigne na površino vode, izpostavi konico trebuha. Zrak vstopi pod elitro in se tam shrani. Vodni hrošč nosi s seboj zalogo kisika.
Enako storijo ostali vodni hrošči. Vihar lovi na gladini ribnika, vendar ko se v nevarnosti potopi, s seboj potegne tudi zrak. Videti je kot svetleča lupina na koncu trebuha.
Številne vodne žuželke v obliki mehurčkov s površine vpijejo tudi zrak. Kot na primer gladkost. S seboj nosi zračni mehurček, pritrjen na koncu trebuha. Takšna naprava mu pomaga, da še bolje plava.
Nekatere vodne stenice (vodni škorpijon, ranatra) imajo na koncu trebuha posebno cevko. Sestavljen je iz dveh žlebovitih polovic. Žuželka premika trebuh - izvaja dihalne gibe. Skozi cev vstopi zrak v spirale.
Dihalni organi ličink
Odrasle žuželke dihajo skozi sapnike. Ličinke imajo bolj raznolike dihalne organe. Ličinke katere žuželke dihajo skozi sapnik? Kopenski predstavniki imajo trahealni sistem. Na primer, gosenice metulja imajo 9 parov stigm na straneh telesa. Prvi par je na prsih, ostali pa na segmentih trebuha. Včasih je zaprt drugi par spiral.
Večina vodnih žuželk in njihovih ličink ima tudi trahealni sistem. Vendar pa ima ogromno število predstavnikov formacije, podobne škrgam. To so izrastki, ki se nahajajo na mestih dihalnih poti. Kisik vstopa v telo skozi tanke pokrove sapničnih izrastkov. Tako dihajo ličinke enodnevnic, kamenčkov in tuličarjev. Ličinke kačjih pastirjev imajo tudi sapnične škrge, vendar se nahajajo v črevesju, torej znotraj telesa.
Krvavec ima nitaste škrge, a v v velikem številu absorbira kisik po vsem telesu. V telesu črva je vedno zaloga kisika. Zaradi tega lahko živi v onesnaženih vodnih telesih.
Ličinke komarjev cirrus (družina debelih komarjev) dihajo kisik, raztopljen v vodi, in ga absorbirajo s celotno površino telesa.
Dihalni organi mladičev
Kako dihajo žuželke v fazi lutke? Menijo, da je tretja stopnja razvoja žuželk nepremična. Vendar pa lahko tudi mladiči metuljev premikajo trebuh. In kukavica pikapolonice pokima z glavo in verjetno prestraši sovražnike. Insekti te stopnje dihajo skozi sapnike.
Med lutkami vodnih žuželk so zelo mobilni posamezniki. To so na primer krvosesi komarji. Njihove lutke se redno dvigajo na gladino vode, da sesajo zrak skozi posebne cevke na koncu trebuha.
Lubica pernatega komarja je podobna lutki navadnega komarja. Vendar se ne dvigne na površino vode pred izpustitvijo odrasle osebe. Dihalni organ je ovojnica telesa.
Kako dihajo žuželke, ki nimajo sapnikov? Dihalni organ nekaterih primarnih brezkrilih žuželk in ličink, ki živijo v tkivih, je koža. So dovolj tanki za prehod plinov. Ogljikov dioksid se sprošča tudi skozi povrhnjico, kar delno opazimo pri žuželkah, ki imajo traheje.
Žuželke pogosto premikajo trebuh - delajo dihalne gibe. Med letom se frekvenca dihanja poveča. Dihalne mišice se krčijo in sproščajo na primer pri čebeli v mirovanju približno 40-krat na minuto. Med letom večkrat pogosteje.
Pri primitivnejših žuželkah se spirale ne zaprejo. Vendar pa so z dlačicami zaščitene pred drobirjem. Pri bolj zapletenih členonožcih se stigme lahko odpirajo in zapirajo, da uravnavajo vnos zraka. Poleg tega lahko del dihalnih poti služi za vdihavanje, drugi del pa za izdihavanje zraka.
Zanimivo je, da imajo stigme žuželk drugačna oblika in barva. Lahko so okrogle, ovalne, trikotne. Njihova barva se včasih razlikuje od barve okoliške kožice.
Tako je narava ustvarila trahealni sistem pred pojavom pljuč. Ta sistem je dobro organiziran. Sistem zračnice zagotavlja stalen pretok zraka. Kisik se prenaša v vse celice telesa.
Zgradba trahealnega sistema. Dihanje žuželk poteka skozi sistem sapnika, razporejen po telesu, manj pogosto skozi površino kože. Sapnike predstavljajo votle cevi, obložene s hitinom v obliki spiralnih zgostitev, ki preprečujejo sesedanje sapnika med gibanjem in upogibanjem telesa. Sapniki se razvejajo v drobne kapilare - traheole s premerom manj kot 1 mikron, ki dovajajo kisik iz zraka neposredno v tkiva in celice telesa.
dih. Pretok zraka v trahealni sistem se najpogosteje pojavi aktivno, s pomočjo dihalnih gibov. V tem primeru se določene spirale odpirajo ali zapirajo, izvajajo vdih ali izdih. Ritem dihalnih gibov je odvisen od vrste žuželke, njenega stanja in zunanje razmere. Torej, medonosna čebela v mirovanju naredi približno 40 dihalnih gibov v 1 minuti, v gibanju pa do 120; pri nekaterih akridoidih se njihovo število poveča s 6 na 26 ali več, ko temperatura okolja naraste od 0 °C do 27 °C in več.
Pri mnogih vrstah žuželk zrak vdihnejo skozi torakalne in izdihnejo skozi ventralne dihalnice. Ritem spiral je povezan z dihalnimi gibi trebuha; s povečanjem in zmanjšanjem zračnega tlaka, ki ga povzročajo ta gibanja, se nekatere spirale odprejo navzven, druge - znotraj telesa žuželke. Vendar pa se lahko pod vplivom velikih odmerkov ogljikovega dioksida, različnih strupov in včasih brez očitnega razloga kroženje zraka spremeni, to pomeni, da začne vstopati skozi trebušne spirale in izstopati skozi prsni koš. Poleg tega ob povečanju ogljikovega dioksida in pomanjkanju kisika v okolju ostanejo spirale dlje časa odprte, zato bo zaplinjevanje prostorov pred škodljivci učinkovitejše.
Dihanje je oksidativni proces, ki poteka s porabo kisika in sproščanjem ogljikovega dioksida. Proces oksidacije poteka s sodelovanjem oksidativnih encimov - oksidaz in ga spremlja postopna razgradnja molekul zaužitnih spojin - ogljikovih hidratov, maščob, beljakovin - in sproščanje energije. Razgradnja teh spojin se končno konča s tvorbo ogljikovega dioksida in vode, pri beljakovinah pa tudi s pojavom razpadnih produktov, vezanih v za telo varnejše spojine, kot so sečnina in njene soli.
Tako dihanje spremlja izmenjava plinov. Za proces izmenjave plinov je značilen respiratorni koeficient (RC), ki predstavlja razmerje med sproščenim ogljikovim dioksidom in celotno količino absorbiranega kisika. Po tem kazalniku je mogoče oceniti, katere snovi se trenutno uporabljajo kot vir energije. Ko se ogljikovi hidrati oksidirajo, je DC = 1, ko se uporabljajo manj oksidirane spojine maščob, se DC zmanjša na 0,7, beljakovine pa na 0,77-0,82. Na primer, med stradanjem ščurkov se DC zmanjša na 0,65-0,85, kar ustreza pretežni porabi predhodno shranjenih maščob.
Druge oblike dihanja Dihanje vodnih žuželk poteka tako zaradi atmosferskega zraka kot zaradi uporabe zraka, raztopljenega v vodi. Torej, plavalci, ki živijo v vodi, dihajo zaradi atmosferskega zraka, shranjenega pod elitrami na koncu trebuha, in se občasno dvignejo na površje, da obnovijo svoje rezerve. Hrošči iz rodu perunik dobijo atmosferski zrak iz zračnih posod vodnih rastlin.
Pri uporabi zraka, raztopljenega v vodi, žuželke dihajo s pomočjo škrg. Škrge predstavljajo zunanje razvejane ali lamelarne tvorbe, ki se nahajajo na mestu manjkajočih spiral. Razvijejo se v ličinkah enodnevnic, kačjih pastirjev, tulcev in nekaterih dvokrilcev. Pri ličinkah kačjih pastirjev so škrge rektalne, torej so notranji organi in se nahajajo v danki.
Telesna temperatura. Insekti so živali s spremenljivo telesno temperaturo. Odvisno je od intenzivnosti procesov nastajanja toplote in njenega vračanja. Viri nastajanja toplote pri žuželkah so na eni strani presnovni procesi v telesu, ki jih spremlja sproščanje toplotne energije, na drugi pa sevalna energija sonca ali zraka, ki ga segreva.
Po I. D. Strelnikovu je telesna temperatura žuželk v mirovanju in niso izpostavljene soncu približno enaka temperaturi okolju. Ker se temperaturni optimum za številne vrste giblje okoli 20–35 °C, lahko žuželke v določenih mejah uravnavajo telesno temperaturo s spreminjanjem mišične aktivnosti (gibanje, let) ali premikanjem v toplejša ali hladnejša območja, včasih tudi prek spremembe drže. račun. Izhlapevanje vode s površine kože in prezračevanje sapnika, zlasti s pomočjo zračnih mešičkov, je lahko znanega pomena pri uravnavanju telesne temperature.
Kako dihajo žuželke in ali sploh dihajo? Struktura telesa istih hroščev se bistveno razlikuje od anatomije katerega koli sesalca. Vsi ljudje ne vedo o značilnostih življenja žuželk, saj je te procese težko opazovati zaradi majhnosti samega predmeta. Vendar pa se ta vprašanja včasih pojavijo – na primer, ko otrok da ujetega hrošča v kozarec in ga vpraša, kako mu zagotoviti dolgo in srečno življenje.
Ali torej dihajo, kako poteka proces dihanja? Ali je mogoče kozarec tesno zapreti, da hrošč ne pobegne, se bo zadušil? Ta vprašanja si postavlja veliko ljudi.
Kisik, dihanje in velikost žuželk
Sodobne žuželke so res majhne velikosti. Toda to so izjemno starodavna bitja, ki so se pojavila veliko prej kot toplokrvna, še pred dinozavri. V tistih časih so bile razmere na planetu povsem drugačne, drugačna je bila tudi sestava ozračja. Celo neverjetno je, kako so lahko preživeli milijone let, se prilagodili vsem spremembam, ki so se zgodile v tem času na planetu. Razcvet žuželk je zadaj in v tistih dneh, ko so bile na vrhuncu evolucije, jih ni bilo mogoče imenovati majhne.
Zanimivost: fosilizirani ostanki kačjih pastirjev dokazujejo, da so ti v preteklosti dosegali velikost pol metra. V času razcveta žuželk so obstajale še druge izjemno velike vrste.
V sodobnem svetu žuželke ne morejo doseči te velikosti, največji pa so tropski posamezniki - vlažno, vroče podnebje s kisikom jim daje več možnosti za uspevanje. Dobesedno vsi raziskovalci so prepričani, da prav njihova dihala s svojimi posebnostmi naprave preprečujejo žuželkam, da bi se v današnjih razmerah razmahnile na planetu, kot je bilo v preteklosti.
Sorodni materiali:
Sovražniki čebel
Dihalni sistem žuželk
Pri razvrščanju žuželk jih uvrščamo v podvrsto trahealnega dihanja. To že odgovarja na številna vprašanja. Prvič, dihajo, in drugič, to počnejo skozi sapnik. Členonožce uvrščamo tudi med škrgarje in kelicere, pri čemer so prvi raki, drugi pa pršice in škorpijoni. Vendar se vrnimo k trahealnemu sistemu, značilnemu za hrošče, metulje in kačje pastirje. Njihov trahealni sistem je izjemno zapleten, evolucija ga je brusila več kot milijon let. Sapniki so razdeljeni na številne cevke, vsaka cev gre do določenega dela telesa - na približno enak način, kot se krvne žile in kapilare naprednejših toplokrvnih in celo plazilcev razhajajo po telesu.
Sapniki se napolnijo z zrakom, vendar to ne poteka skozi nosnice ali usta, kot pri vretenčarjih. Sapnik je napolnjen s spiralami, to so številne luknje, ki so na telesu žuželke. Za izmenjavo zraka so odgovorni posebni ventili, ki te luknje polnijo z zrakom in jih zapirajo. Vsako zračnico oskrbujejo tri veje sapnika, vključno z:
- Ventralno za živčni sistem in trebušne mišice,
- Dorzalno za hrbtne mišice in hrbtenično žilo, ki je napolnjena s hemolimfo,
- Visceralni, ki deluje na organe za razmnoževanje in prebavo.
Sorodni materiali:
Glavne vrste dnevnih metuljev v Rusiji
Sapniki se na koncu spremenijo v traheole - zelo tanke cevke, ki prepletajo vsako celico telesa žuželke in ji zagotavljajo dotok kisika. Debelina traheola ne presega 1 mikrometra. Tako je urejen dihalni sistem žuželke, zaradi katerega lahko kisik kroži v telesu in doseže vsako celico.
Toda samo plazeče ali nizko leteče žuželke imajo tako primitivno napravo. Letalci, kot so čebele, imajo poleg pljuč tudi zračne mešičke, kot jih imajo ptice. Nahajajo se vzdolž trahealnih debel, med letom se lahko skrčijo in ponovno napihnejo, da zagotovijo največji pretok zraka v vsako celico. Poleg tega imajo žuželke vodne ptice sisteme za zadrževanje zraka na telesu ali pod trebuhom v obliki mehurčkov - to velja za plavajoče hrošče, srebrne ribice in druge.
Kako dihajo ličinke žuželk?
Večina ličink se rodi s spiralami, kar velja predvsem za žuželke, ki živijo na površini zemlje. Vodne ličinke imajo škrge, ki jim omogočajo dihanje pod vodo. Trahealne škrge se lahko nahajajo tako na površini telesa kot znotraj njega - tudi v črevesju. Poleg tega lahko mnoge ličinke prejemajo kisik po vsej površini svojega telesa.
Sapniki se na koncu spremenijo v traheole - zelo tanke cevke, ki prepletajo vsako celico telesa žuželke in ji zagotavljajo dotok kisika. Debelina traheola ne presega 1 mikrometra. Tako je urejen dihalni sistem žuželke, zaradi katerega lahko kisik kroži v telesu in doseže vsako celico.
Toda samo plazeče ali nizko leteče žuželke imajo tako primitivno napravo. Letalci, kot so čebele, imajo poleg pljuč tudi zračne mešičke, kot jih imajo ptice. Nahajajo se vzdolž trahealnih debel, med letom se lahko skrčijo in ponovno napihnejo, da zagotovijo največji pretok zraka v vsako celico. Poleg tega imajo žuželke vodne ptice sisteme za zadrževanje zraka na telesu ali pod trebuhom v obliki mehurčkov - to velja za plavajoče hrošče, srebrne ribice in druge.
Kako dihajo ličinke žuželk?
Večina ličink se rodi s spiralami, kar velja predvsem za žuželke, ki živijo na površini zemlje. Vodne ličinke imajo škrge, ki jim omogočajo dihanje pod vodo. Trahealne škrge se lahko nahajajo tako na površini telesa kot znotraj njega - tudi v črevesju. Poleg tega lahko mnoge ličinke prejemajo kisik po vsej površini svojega telesa.