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; това е особено вярно за насекомите, живеещи на повърхността на земята. 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.

При насекомите той е най-точното отражение на начина им на живот. Тъй като тези същества винаги са над земята, те дишат изключително благодарение на своите трахеи, които имат много по-развити от тези на другите жители на нашата планета. Честно казано, струва си да се подчертае, че има някои суперкласове насекоми, които живеят във водната среда или често са там. В този случай дихателната система на насекомите е представена от хрилете. Това обаче са изключително редки видове от този клас, така че ще ги разгледаме съвсем накратко. Е, нека да преминем към по-подробно изследване на този раздел от биологията.

Пълна информация

И така, дихателната система при насекомите ни се явява под формата на трахеи. От тях излизат многобройни разклонения, които се разпространяват във всички жизненоважни органи и системи на тялото. Цялото тяло, с изключение на главата (т.е. гръдната област и корема), е покрито с изходни отвори - спирали. Те образуват трахеалната система, благодарение на която повечето насекоми могат да дишат през повърхността на тялото си.

Струва си да се отбележи, че тези спирали са надеждно защитени от дразнители на околната среда чрез специални клапани. Те бързо реагират на подаването на въздух благодарение на добре развитата си мускулатура. Също така е важно да знаете, че спиралите са разположени отстрани на всеки сегмент на тялото. Размерът на техните отвори е регулируем, поради което луменът на трахеята се променя.

Процес на вентилация

За да разберете напълно как дишат насекомите, важно е първо да разберете, че всяка трахеална система, която се намира в тялото, винаги е вентилирана. Необходимият обмен на въздух се дължи на факта, че клапите, които са разположени по протежение на тялото, грубо казано, се отварят и затварят по определен график, тоест по координиран начин. Например, помислете как се случва подобен процес при скакалците. По време на навлизането на въздух се отварят предните 4 спирала (включително две гръдни и две предни коремни). В този момент всички останали (6 отзад) са в затворено положение. След като въздухът навлезе в тялото, всички спирали се затварят и след това отварянето става в следната последователност: 6-те задни се отварят, а 4-те предни остават затворени.

Основни дихателни движения

Преди много години учените, разглеждайки как дишат насекомите, забелязаха, че телата им се свиват и отпускат по определен начин. Този процес се оказа синхронен с процеса на навлизане на кислород в тялото и затова се стигна до заключението, че много представители на членестоногите дишат именно благодарение на стандартните механични действия. По този начин дихателната система при насекомите може да функционира поради контракции на отделни части на корема. Този тип "дишане" е характерен преди всичко за всички земни същества. Същите индивиди, които живеят частично или изцяло във вода, се характеризират с намаляване на някои от гръдните области. Също така е важно да запомните, че мускулната контракция се случва по време на издишване. Когато въздухът навлезе в тялото, всички коремни и гръдни сегменти на насекомото, напротив, се разширяват и напълно се отпускат.

Структурата на трахеята

Трахеята, както беше споменато по-горе, представлява дихателната система на насекомите. За децата подобна концепция може да е твърде сложна, така че ако обяснявате този биологичен процес на детето си, първо му кажете как изглежда този дихателен орган. При почти всички насекоми всяка трахея е отделно съществуващ ствол. Идва точно от клапата, през която минава дихалото. От трахеалната тръба излизат клонове, които са представени под формата на спирала. Всеки такъв клон се формира от много плътна кутикула, която винаги е здраво фиксирана на място. Благодарение на това клоните не падат и не се заплитат, следователно в тялото на насекомото винаги се запазват празнини, през които кислородът и въглеродният диоксид могат нормално да циркулират и без които животът на този клас е нереалистичен.

Как се различават летящите насекоми?

Дихателната система на насекомите, които могат да летят, изглежда малко по-различна. В този случай телата им са оборудвани с така наречените въздушни торбички. Те се образуват поради разширяването на трахеалните тръби. Освен това тези разширения са много по-големи от първоначалната ширина на дихателния орган. Друга характерна особеност на такива торбички е, че те нямат спирални уплътнения, така че те се държат много по-мобилно вътре в тялото на насекомото. Разширяването и свиването на въздушните торбички при летящите насекоми става пасивно. При вдишване тялото се увеличава, а при издишване съответно намалява. По време на този процес се използват само мускулите, които контролират всичко. Също така е важно да се отбележи, че дихателната система на летящите насекоми е устроена така, че да могат да улавят повече кислород за по-дълъг период от време.

Насекоми, които имат хриле

Членестоногите, които живеят във водни тела, подобно на рибите, имат хриле и хрилни отвори. В този случай дихателният процес все още се осъществява благодарение на трахеята, но тази система в тялото е затворена. Така кислородът от водата навлиза в тялото не през спиралите, а през хрилните процепи, след което навлиза в тръбите и спиралите. Ако насекомото е проектирано по такъв начин, че докато расте, излиза от водната среда и започва да живее на земята или във въздуха, тогава хрилете се превръщат в рудимент, който изчезва. Трахеалната система започва да се развива по-активно, тръбите и спиралите стават по-силни и процесът на дишане вече няма нищо общо с хрилете.

Заключение

Разгледахме накратко каква е дихателната система при насекомите, как е характерна и какви разновидности могат да бъдат намерени в природата. Ако копаете по-дълбоко, ще разберете, че дихателните системи на членестоноги от различни категории са много различни една от друга и най-често техните характеристики зависят от местообитанието на определени видове.

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). IN повърхностен слойпоследният образува спираловидно удебеляване, което придава еластичност на трахеята и предпазва стените от колапс.

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 неактивни насекоми, живеещи 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 преминава 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.

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 механизъм за затваряне 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 дъх“, тя плува на повърхността, поема вертикално положение„с главата надолу“ и разкрива частта, където са разположени 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 сив цвятВ 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.

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.

Хората, които не познават добре биологията, обикновено не си представят устройството 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 постъпващите вещества - разделяйки ги на по-прости по структура структури. 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 използват само 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 теглото в 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 subphylum tracheata. 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 е сложна, тъй като трахеята се разклонява на огромен брой тънки тръби. 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 спиралите - специални отворивърху 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:

1. Дорсален. Осигурява кислород на гръбначния съд с хемолимфата и дорзалните мускули.
2. Висцерална. Сервира храносмилателната системаи гениталиите.
3. 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. Докато мускулите на тялото се свиват 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, прекарва по-голямата част от 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 влиза 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. Така дишат ларвите на еднодневката, каменната муха и водника. Ларвите на хетероптерните водни кончета също имат трахеални хриле, но те се намират в червата, тоест вътре в тялото.

Червеят има нишковидни хриле, но абсорбира кислород в големи количества по цялата повърхност на тялото. Тялото на кръвния 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 е например кръвосмучещи 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, които живеят в тъкани, са кожата. Те са достатъчно тънки, за да пропускат газовете. Въглероден двуокиссъщо се секретира 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.