Chez les insectes, c'est le reflet le plus fidèle de leur mode de vie. Comme ces créatures sont tout le temps au-dessus du sol, elles respirent exclusivement grâce à la trachée, qu'elles ont beaucoup plus développée que les autres habitants de notre planète. En toute justice, il convient de souligner qu'il existe des superclasses d'insectes qui vivent dans le milieu aquatique, ou y sont souvent. Dans ce cas, le système respiratoire des insectes est représenté par des branchies. Cependant, ce sont des espèces extrêmement rares de cette classe, par conséquent, nous les examinerons également très brièvement. Eh bien, passons à une étude plus détaillée de cette section de la biologie.
Informations totales
Ainsi, le système respiratoire chez les insectes nous apparaît sous forme de trachée. De nombreuses ramifications en émanent, qui se propagent dans tous les organes et systèmes vitaux du corps. Tout le corps, à l'exception de la tête (c'est-à-dire la région thoracique et l'abdomen), est recouvert d'orifices de sortie - des stigmates. Ce sont eux qui forment le système trachéal, grâce auquel la plupart des insectes peuvent respirer à travers la surface de leur corps.
Il convient de noter que ces stigmates sont protégés de manière fiable contre les irritants environnementaux par des valves spéciales. Ils réagissent rapidement à l'entrée d'air en raison de leurs muscles bien développés. Il est également important de savoir que les stigmates sont situés sur les côtés de chaque segment du corps. La taille de leurs trous est réglable, ce qui modifie la lumière trachéale.
Processus de ventilation
Pour bien comprendre comment les insectes respirent, il est tout d'abord important d'apprendre que chaque système trachéal, qui se trouve dans le petit corps, est toujours ventilé. L'échange d'air nécessaire se produit du fait que les vannes situées le long du corps, grosso modo, s'ouvrent et se ferment selon un certain calendrier, c'est-à-dire de manière coordonnée. Par exemple, considérez comment un processus similaire se produit chez les criquets. Lors de l'entrée d'air, les 4 stigmates antérieurs s'ouvrent (parmi eux, deux thoraciques et deux ventraux antérieurs). A ce moment, tous les autres (6 arrière) sont en position fermée. Une fois que l'air est entré dans le corps, tous les stigmates sont fermés, puis l'ouverture se produit dans l'ordre suivant : 6 à l'arrière s'ouvrent et 4 à l'avant restent fermés.
Mouvements de respiration de base
Il y a de nombreuses années, des scientifiques, examinant la respiration des insectes, ont remarqué que leur corps rétrécissait et se dilatait d'une certaine manière. Ce processus s'est avéré être synchrone avec le processus d'entrée d'oxygène dans le corps, et il a donc été conclu que de nombreux représentants d'arthropodes respirent précisément en raison d'actions mécaniques standard. Ainsi, le système respiratoire des insectes peut fonctionner grâce aux contractions de sections individuelles de l'abdomen. Ce type de "respiration" est caractéristique principalement de toutes les créatures terrestres. Les mêmes individus qui vivent partiellement ou complètement dans l'eau sont caractérisés par la contraction et certaines des régions thoraciques. Il est également important de se rappeler que c'est précisément la contraction des muscles qui se produit lors de l'expiration. Lorsque l'air pénètre dans le corps, tous les segments abdominaux et thoraciques de l'insecte, au contraire, se dilatent et se détendent complètement.
La structure de la trachée
C'est la trachée, comme déjà mentionné ci-dessus, que le système respiratoire des insectes est représenté. Pour les enfants, un tel concept peut s'avérer trop compliqué, car si vous expliquez ce processus biologique à votre enfant, dites-lui d'abord à quoi ressemble cet organe très respiratoire. Chez presque tous les insectes, chaque trachée est un tronc existant séparément. Il vient précisément de la valve par laquelle passe le spiracle. Des branches émanent du tube trachéal, qui se présentent sous la forme d'une spirale. Chacune de ces branches est formée d'une cuticule très dense, qui est toujours solidement fixée en place. Grâce à cela, les branches ne tombent pas, ne s'emmêlent pas, par conséquent, des espaces sont toujours préservés dans le corps de l'insecte à travers lesquels l'oxygène, le dioxyde de carbone peuvent circuler normalement et sans lesquels la vie de cette classe est irréaliste.
Quelle est la différence entre les insectes volants ?
Le système respiratoire des insectes capables de voler est un peu différent. Dans ce cas, leur corps est équipé de ce qu'on appelle des sacs aériens. Ils sont formés en raison de l'expansion des tubes trachéaux. De plus, ces expansions sont beaucoup plus grandes que la largeur originale de l'organe respiratoire. Une autre caractéristique de ces sacs est qu'ils n'ont pas de fermeture en spirale, ils se comportent donc beaucoup plus mobiles à l'intérieur du corps de l'insecte. L'expansion et la contraction des sacs aériens chez les insectes volants se produisent de manière passive. Lors de l'inspiration, le corps augmente, lors de l'expiration, il diminue en conséquence. Dans ce processus, seuls les muscles qui contrôlent tout sont impliqués. Il est également important de noter que le système respiratoire des insectes en vol est conçu pour qu'ils puissent capter plus d'oxygène pendant une période plus longue.
Insectes qui ont des branchies
Les habitants arthropodes des réservoirs, comme les poissons, ont des branchies et des ouvertures branchiales. Dans ce cas, le processus respiratoire s'effectue tout de même grâce à la trachée, cependant, ce système dans le corps est fermé. Ainsi, l'oxygène de l'eau pénètre dans le corps non par les stigmates, mais par les ouvertures branchiales, après quoi il pénètre dans les tubes et les spirales. Si l'insecte est disposé de telle manière qu'avec le processus de maturation, il sort du milieu aquatique, commence à habiter au sol ou dans les airs, alors les branchies deviennent un rudiment qui disparaît. Le système trachéal commence à se développer plus activement, les tubes et les spirales se renforcent et le processus respiratoire n'a plus rien à voir avec les branchies.
Conclusion
Nous avons brièvement examiné quel type de système respiratoire chez les insectes est, comment il est caractéristique et quels types peuvent être trouvés dans la nature. Si vous creusez plus profondément, vous découvrirez que les systèmes respiratoires des arthropodes de différentes catégories sont très différents les uns des autres et que leurs caractéristiques dépendent le plus souvent de l'habitat de certaines espèces.
). Sur les côtés du corps, il y a jusqu'à 10 paires, parfois moins de stigmates, ou stigmates : ils se trouvent sur le milieu et le métathorax et sur 8 segments de l'abdomen.
Les stigmates sont souvent équipés de dispositifs de verrouillage spéciaux et conduisent chacun à un court canal transversal, et tous les canaux transversaux sont interconnectés par une paire (ou plus) des principaux troncs trachéaux longitudinaux. Des trachées plus minces proviennent des troncs, se ramifient à plusieurs reprises et enchevêtrent tous les organes avec leurs branches. Chaque trachée se termine par une cellule terminale avec des processus divergents radialement percés par les tubules terminaux de la trachée (Fig. 341). Les branches terminales de cette cellule (trachéole) pénètrent même dans les cellules individuelles du corps.
Parfois, la trachée forme des élargissements locaux, ou sacs aériens, qui servent chez les insectes terrestres à améliorer la ventilation de l'air dans le système trachéal, et dans les systèmes aquatiques, probablement comme réservoirs qui augmentent l'apport d'air dans le corps de l'animal.
Les trachées naissent dans l'embryon des insectes sous la forme d'invaginations profondes de l'ectoderme; comme le reste des formations ectodermiques, elles sont tapissées de cuticules (Fig. 341). Dans la couche superficielle de cette dernière, un épaississement en spirale se forme, donnant de l'élasticité à la trachée et empêchant les parois de s'effondrer.
Dans les cas les plus simples, le flux d'oxygène dans le système trachéal et l'élimination du dioxyde de carbone de celui-ci se produisent par diffusion à travers des stigmates constamment ouverts. Ceci n'est observé, cependant, que chez les insectes inactifs vivant dans des conditions d'humidité élevée.
L'activation du comportement et la transition vers l'habitat dans les biotopes arides compliquent considérablement le mécanisme de respiration. La demande croissante du corps en oxygène est fournie par l'apparition de mouvements respiratoires spéciaux, consistant en la relaxation et la contraction de l'abdomen. Dans ce cas, la ventilation des sacs trachéaux et des principaux troncs trachéaux se produit. La formation de dispositifs de fermeture sur le stigmate réduit la perte d'eau lors de la respiration. Le taux de diffusion de la vapeur d'eau étant inférieur à celui de l'oxygène, alors avec une ouverture à court terme des stigmates, l'oxygène a le temps de pénétrer dans le système trachéal et les pertes d'eau sont minimes.
Chez de nombreuses larves d'insectes vivant dans l'eau (par exemple, les libellules, les éphémères, etc.), le système trachéal est fermé, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de stigmates, tandis que le réseau trachéal lui-même est présent. Sous de telles formes, l'oxygène diffuse de l'eau à travers les branchies trachéales, les excroissances lamellaires ou touffues à paroi mince du corps, pénétrées par un riche réseau de trachées (Fig. 342). Le plus souvent, les branchies trachéales reposent sur les côtés d'une partie des segments abdominaux (larves d'éphémères). L'oxygène pénètre par le tégument mince des branchies, pénètre dans la trachée et est ensuite transporté à travers le corps.
Au cours de la transformation des larves à respiration branchiale en un insecte adulte vivant sur terre, les branchies disparaissent et les stigmates s'ouvrent et le système trachéal d'un système fermé passe à un système ouvert.
Une caractéristique physiologique importante du système respiratoire des insectes est la suivante. Habituellement, l'oxygène est perçu par un animal dans certaines parties de son corps et de là, il est transporté par le sang dans tout le corps. Chez les insectes, les conduits d'air pénètrent dans tout le corps et délivrent l'oxygène directement aux lieux de sa consommation, c'est-à-dire aux tissus et aux cellules, comme pour remplacer les vaisseaux sanguins.
Ont insectes vivant dans l'eau, la respiration s'effectue de deux manières. Cela dépend de la structure de leur système trachéal.
De nombreux organismes aquatiques ont un système trachéal fermé dans lequel les stigmates ne fonctionnent pas. Il est fermé et il n'y a pas de "sorties" vers l'extérieur. Souffle réalisée à l'aide de branchies - excroissances du corps, dans lesquelles la trachée pénètre et se ramifie abondamment. Les trachéoles minces sont si proches de la surface des branchies que l'oxygène commence à se diffuser à travers elles. Cela permet à certains insectes vivant dans l'eau (larves et nymphes de crèches, phlébotomes, éphémères, libellules) d'échanger des gaz. Au cours de leur transition vers l'existence terrestre (transformation en adultes), les branchies sont réduites et le système trachéal passe de fermé à ouvert.
Dans d'autres cas, la respiration des insectes aquatiques s'effectue par l'air atmosphérique. Ces insectes ont un système trachéal ouvert. Ils aspirent de l'air à travers les stigmates, flottent à la surface, puis s'enfoncent sous l'eau jusqu'à ce qu'ils soient épuisés. À cet égard, ils présentent deux caractéristiques structurelles :
- tout d'abord, des sacs aériens développés, dans lesquels de grandes quantités d'air peuvent être stockées,
- deuxièmement, le mécanisme de fermeture spiraculaire développé, qui ne permet pas à l'eau de pénétrer dans le système trachéal.
D'autres fonctionnalités sont également possibles. Par exemple, chez la larve du coléoptère nageur, les stigmates sont situés à l'extrémité postérieure du corps. Lorsqu'elle a besoin de « respirer », elle nage vers la surface, prend une position verticale « à l'envers » et expose la partie où se trouvent les stigmates.
Chez la larve d'un moustique ordinaire, à partir des segments 8 et 9 de l'abdomen reliés entre eux, le tube respiratoire part en haut et en arrière, au bout duquel s'ouvrent les principaux troncs trachéaux. Lorsque le tube est exposé au-dessus de l'eau, l'insecte reçoit de l'air à travers les interstices des troncs. Presque le même, mais un tube plus prononcé se trouve dans Eristalis. Cette formation s'exprime si fortement en eux que pour sa présence et la couleur grise de l'insecte lui-même, ces larves sont appelées "rats". Selon qu'elle est plus ou moins profonde, la queue du « rat » peut changer de longueur. (Photo)
La respiration des nageurs adultes est intéressante. Ils ont développé des élytres, qui se courbent vers le bas et vers l'intérieur des côtés latéraux, vers le corps. En conséquence, lorsqu'il fait surface à la surface avec des élytres pliés, le coléoptère capture une bulle d'air qui pénètre dans l'espace sous-élitral. Les âmes s'y ouvrent. Ainsi, le coléoptère nageur renouvelle les réserves d'oxygène. Le nageur du genre Dyliscus peut rester sous l'eau pendant 8 minutes entre les surfaçages, Hyphidrus pendant environ 14 minutes, Hydroporus jusqu'à une demi-heure. Après le premier gel sous la glace, les coléoptères conservent également leur viabilité. Ils trouvent des bulles d'air sous l'eau et nagent dessus pour les « ramasser » sous les élytres.
Chez l'amateur d'eau, l'air est stocké entre les poils situés sur la partie abdominale du corps. Ils ne sont pas mouillés, donc une alimentation en air se forme entre eux. Lorsque l'insecte nage sous l'eau, sa partie ventrale est argentée à cause du coussin d'air.
Chez les insectes aquatiques qui respirent l'air atmosphérique, ces petites réserves d'oxygène qu'ils captent à la surface devraient être consommées très rapidement, mais cela n'arrive pas. Pourquoi? Le fait est que l'oxygène se diffuse de l'eau dans les bulles d'air et que le dioxyde de carbone quitte partiellement l'eau. Ainsi, en prenant de l'air sous l'eau, l'insecte reçoit un apport d'oxygène qui se reconstitue pendant un certain temps. Le processus est fortement dépendant de la température. Par exemple, la punaise Plea peut vivre dans l'eau bouillie pendant 5 à 6 heures à des températures chaudes et 3 jours à des températures froides.
Les personnes ayant une faible connaissance de la biologie n'imaginent généralement pas la structure des invertébrés. Ont-ils du sang et ont-ils un cerveau ? Les insectes respirent-ils ? La grande majorité des organismes vivants ont besoin d'oxygène pour vivre. Il oxyde les substances entrantes - les divise en structures de structure plus simple. Les plantes utilisent également de l'oxygène pour respirer. Seuls les micro-organismes anaérobies et certains animaux multicellulaires n'ont pas besoin de cet élément. Cependant, ils respirent, ils n'utilisent que d'autres substances organiques ou inorganiques pour l'oxydation.
Monde des petites créatures
Les insectes sont de petits organismes dont la taille ne dépasse pas quelques centimètres. Leur structure ne permet pas d'augmenter le volume et le poids dans les conditions modernes. On ne peut pas en dire autant des anciens arthropodes qui vivaient à l'époque des dinosaures et même plus tôt. À cette époque, l'atmosphère était complètement différente : une densité d'air différente, la composition des gaz. Et la planète Terre elle-même pesait moins. Dans un passé lointain, les libellules atteignaient des tailles de plus d'un demi-mètre.
Que respirent les insectes ? Et qu'est-ce qui les empêchait d'évoluer à la taille, par exemple, des chats dans les conditions modernes ? Les scientifiques pensent qu'il s'agit d'une sorte de système respiratoire.
Un peu de taxonomie
Les insectes appartiennent au sous-type Tracheata. Le type d'arthropodes comprend également les sous-types de crapauds à respiration (crustacés) et de chélicères (araignées, scorpions, tiques, etc.).
Que respirent les insectes ?
Le nom même du sous-type parle de la manière de respirer. Cependant, les chélicères respirent de la même manière. Les insectes ont acquis un système complexe de trachée au cours de l'évolution. La trachée sont les tubes internes qui transportent l'air vers les cellules du corps. Le système trachéal n'est pas facile, car la trachée se ramifie en un grand nombre de tubes minces. Chacun d'eux correspond à un petit groupe de cellules. Le réseau trachéal chez les insectes est similaire au système de vaisseaux sanguins et de capillaires chez les vertébrés.
Esprits d'insectes
L'air pénètre dans la trachée par les stigmates - des ouvertures spéciales sur le corps des insectes. Les stigmates - les stigmates - sont situés par paires, généralement sur les côtés du corps. La régulation de l'admission d'air est assurée par des dispositifs de verrouillage spéciaux.
Trois grandes branches symétriques de la trachée s'étendent généralement à partir de chaque stigmate :
- Dorsal. Fournit de l'oxygène au vaisseau de l'hémolymphe dorsale et aux muscles dorsaux.
- Viscéral. Sert le système digestif et les organes génitaux.
- Ventral. Sert les muscles abdominaux et le cordon nerveux.
Trachéole d'insecte
Les extrémités de la trachée se ramifient en tubes capillaires très minces - les trachéoles. Leur diamètre est inférieur à 1 micromètre. Les trachéoles se ramifient dans l'espace intercellulaire, entrelacent les cellules. Ils sont une partie fonctionnelle du système trachéal qui diffuse l'oxygène dans les cellules du corps.
L'éducation supplémentaire
Que respirent la plupart des insectes ? Les organes respiratoires sont la trachée. Cependant, certains arthropodes ont également des sacs aériens. Cette structure ressemble aux poumons ou plutôt aux sacs aériens des oiseaux pour augmenter le volume d'air dans le corps. Les zones enflées se trouvent chez les insectes à vol rapide (abeilles, mouches). Ils se trouvent le long des troncs trachéaux. En raison de la contraction des muscles du corps pendant le vol, les sacs aériens se contractent et se dilatent, augmentant le flux d'air entrant et sortant.
Quel organe respirent les insectes vivant dans l'eau ?
Par exemple, une araignée argentée vivant dans le centre de la Russie passe la majeure partie de sa vie sous l'eau. Il transporte avec lui une réserve de bulles d'air. Il n'a donc rien eu à changer dans le système respiratoire. Les araignées ont un système trachéal semblable à celui des insectes.
Le coléoptère nageur est un habitant commun des étangs du centre de la Russie. Il respire aussi avec la trachée. Il monte périodiquement à la surface de l'eau, expose le bout de l'abdomen. L'air entre sous les élytres et y reste. Le coléoptère d'eau emporte avec lui la réserve d'oxygène.
Les autres coléoptères aquatiques font de même. La petite brindille chasse à la surface de l'étang, cependant, plongeant en cas de danger, elle capte aussi de l'air avec elle. Il ressemble à une zone pellucide au bout de l'abdomen.
De nombreuses punaises d'eau emprisonnent également l'air dans une bulle à la surface. Comme Gladysh, par exemple. Il porte avec lui une bulle d'air attachée au bout de son abdomen. Un tel appareil l'aide à nager encore mieux.
Certaines punaises d'eau (scorpion d'eau, ranatra) ont un tube spécial au bout de l'abdomen. Il se compose de deux moitiés rainurées. L'insecte bouge son abdomen - fait des mouvements respiratoires. À travers le tube, l'air pénètre dans les stigmates.
Organes respiratoires des larves
Les insectes adultes respirent par la trachée. Les larves ont des organes respiratoires plus variés. Quelles larves d'insectes respirent par la trachée ? Les représentants des terres ont un système trachéal. Par exemple, les chenilles de papillon ont 9 paires de stigmates sur les côtés de leur corps. La première paire sur la poitrine, le reste sur les segments abdominaux. Parfois, la deuxième paire de stigmates est fermée.
La plupart des insectes aquatiques et leurs larves ont également un système trachéal. Cependant, un grand nombre de représentants ont des formations similaires aux branchies. Ce sont des excroissances situées aux endroits des stigmates. L'oxygène pénètre dans le corps à travers les fines couches des excroissances trachéales. C'est ainsi que respirent les larves d'éphémères, de phlébotomes et de mouches caddis. Les larves de libellules avec des ailes différentes ont également des branchies trachéales, mais elles sont situées dans l'intestin, c'est-à-dire à l'intérieur du corps.
Les vers de vase ont des branchies filamenteuses, mais ils absorbent de grandes quantités d'oxygène sur toute la surface du corps. Il y a toujours un apport d'oxygène dans le corps du ver de vase. Pour cette raison, il peut vivre dans des plans d'eau pollués.
Les larves du moustique pinacle (une famille de moustiques à masse épaisse) respirent de l'oxygène dissous dans l'eau, l'absorbant sur toute la surface du corps.
Organes respiratoires des pupes
Quelle est la respiration des insectes au stade nymphal ? On pense que la troisième étape du développement des insectes est immobile. Cependant, même les pupes de papillons peuvent remuer leur ventre. Et la chrysalide de la coccinelle hoche la tête, effrayant probablement les ennemis. Les insectes de ce stade respirent par la trachée.
Parmi les pupes d'insectes aquatiques, on trouve des individus très mobiles. Ce sont par exemple des moustiques suceurs de sang. Leurs pupes remontent régulièrement à la surface de l'eau pour aspirer de l'air à travers des tubes spéciaux situés au bout de l'abdomen.
La nymphe du moustique cirrus est similaire à la nymphe du moustique commun. Mais il ne remonte à la surface de l'eau qu'après l'émergence d'un adulte. L'organe respiratoire est le tégument du corps.
Comment les insectes qui n'ont pas de trachée respirent-ils ? Les organes respiratoires de certains insectes primaires sans ailes et des larves habitant les tissus sont la peau. Ils sont suffisamment minces pour laisser passer les gaz. Le dioxyde de carbone est également libéré par la cuticule, ce qui est partiellement observé chez les insectes à trachée.
Les insectes bougent souvent leur abdomen - font des mouvements de respiration. La fréquence respiratoire augmente pendant le vol. Les muscles respiratoires se contractent et se détendent, par exemple, chez une abeille au repos environ 40 fois par minute. Plusieurs fois plus souvent pendant le vol.
Chez les insectes plus primitifs, les stigmates ne se ferment pas. Cependant, ils sont protégés par des poils contre les débris. Chez les arthropodes plus complexes, les stigmates sont capables de s'ouvrir et de se fermer pour réguler l'entrée d'air. De plus, une partie des stigmates peut servir à l'inhalation et l'autre à l'expiration.
Fait intéressant, les stigmates d'insectes se présentent sous différentes formes et couleurs. Ils peuvent être ronds, ovales, triangulaires. Leur couleur est parfois différente de celle de la cuticule environnante.
Ainsi, la nature a créé le système trachéal avant même l'apparition des poumons. Ce système est bien organisé. Le système de spiracles fournit un flux d'air constant. L'oxygène est transporté dans toutes les cellules du corps.
