Negli insetti, è il riflesso più accurato del loro stile di vita. Poiché queste creature sono sempre in superficie, respirano esclusivamente grazie alle trachee, che in esse sono molto più sviluppate che in altri abitanti del nostro pianeta. In tutta onestà, vale la pena evidenziare che esistono alcune superclassi di insetti che vivono nell'ambiente acquatico, o spesso vi si recano. In questo caso, l'apparato respiratorio degli insetti è rappresentato dalle branchie. Tuttavia, queste sono specie estremamente rare di questa classe, quindi le esamineremo anche molto brevemente. Bene, passiamo a uno studio più dettagliato di questa sezione della biologia.
dati comuni
Quindi, il sistema respiratorio negli insetti ci appare sotto forma di trachea. Da loro emanano numerosi rami, che si diffondono a tutti gli organi e sistemi vitali del corpo. L'intero corpo, ad eccezione della testa (cioè la regione toracica e l'addome) è coperto da fori di uscita - spiracoli. Formano il sistema tracheale, grazie al quale la maggior parte degli insetti può respirare attraverso la superficie del proprio corpo.
Vale la pena notare che questi spiracoli sono protetti in modo affidabile dagli irritanti ambientali da valvole speciali. Reagiscono rapidamente al flusso d'aria a causa di muscoli ben sviluppati. È anche importante sapere che gli spiracoli si trovano ai lati di ciascun segmento corporeo. La dimensione dei loro fori è regolabile, a causa della quale il lume tracheale cambia.
Processo di ventilazione
Per capire a fondo come respirano gli insetti, è importante prima capire che ogni sistema tracheale che si trova nel corpo è sempre ventilato. Il necessario ricambio d'aria avviene a causa del fatto che le valvole che si trovano lungo il corpo, grosso modo, si aprono e si chiudono secondo un determinato programma, cioè coordinato. Ad esempio, considera come si verifica un processo simile nelle locuste. Durante l'ingresso dell'aria, si aprono i 4 spiracoli anteriori (tra i quali due anteriori toracici e due addominali). In questo momento tutti gli altri (6 posteriori) sono in posizione chiusa. Dopo che l'aria è entrata nel corpo, tutti gli spiracoli si chiudono, quindi l'apertura avviene nella seguente sequenza: 6 posteriori si aprono e 4 anteriori rimangono chiusi.
Movimenti di respirazione di base
Molti anni fa, gli scienziati, osservando come respirano gli insetti, hanno notato che i loro corpi si contraevano e si aprivano in un certo modo. Questo processo si è rivelato sincrono con il processo dell'ossigeno che entra nel corpo, e quindi si è concluso che molti rappresentanti degli artropodi respirano precisamente grazie alle azioni meccaniche standard. Pertanto, il sistema respiratorio negli insetti può funzionare a causa delle contrazioni di singole sezioni dell'addome. Questo tipo di "respiro" è caratteristico principalmente di tutte le creature terrestri. Gli stessi individui che vivono parzialmente o completamente in acqua sono caratterizzati da una riduzione in alcune regioni toraciche. È anche importante ricordare che è la contrazione muscolare che si verifica durante l'espirazione. Quando l'aria entra nel corpo, tutti i segmenti addominali e toracici dell'insetto, al contrario, si espandono e si rilassano completamente.
La struttura della trachea
È la trachea, come accennato in precedenza, che rappresenta l'apparato respiratorio degli insetti. Per i bambini, un concetto del genere potrebbe rivelarsi troppo complicato, quindi se spieghi questo processo biologico a tuo figlio, prima digli che aspetto ha questo organo respiratorio. In quasi tutti gli insetti, ogni trachea è un tronco esistente separatamente. Proviene dalla valvola attraverso la quale passa lo spiracolo. I rami emanano dal tubo tracheale, che si presenta sotto forma di una spirale. Ciascuno di questi rami è formato da una cuticola molto densa, che è sempre fissata saldamente al suo posto. Grazie a ciò, i rami non cadono, non si aggrovigliano, quindi nel corpo dell'insetto vengono sempre preservate delle lacune attraverso le quali possono circolare normalmente ossigeno e anidride carbonica e senza le quali la vita di questa classe non è realistica.
In cosa sono diversi gli insetti volanti?
Il sistema respiratorio degli insetti che possono volare ha un aspetto leggermente diverso. In questo caso, i loro organismi sono dotati delle cosiddette sacche d'aria. Si formano a causa del fatto che i tubi tracheali si espandono. Inoltre, queste estensioni sono molto più grandi della larghezza originale dell'organo respiratorio. Un'altra caratteristica di tali borse è che non hanno sigilli a spirale, quindi si comportano in modo molto più mobile all'interno del corpo di un insetto. L'espansione e la contrazione delle sacche d'aria negli insetti volanti avvengono passivamente. Durante l'inalazione, il corpo aumenta, durante l'espirazione, rispettivamente, diminuisce. In questo processo sono coinvolti solo i muscoli che controllano tutto. È anche importante notare che il sistema respiratorio degli insetti volanti è progettato in modo che possano assorbire più ossigeno per un periodo più lungo.
Insetti che hanno branchie
Gli abitanti artropodi dei corpi idrici, come i pesci, hanno branchie e aperture branchiali. In questo caso, il processo respiratorio viene ancora eseguito grazie alla trachea, tuttavia questo sistema nel corpo è chiuso. Pertanto, l'ossigeno dall'acqua entra nel corpo non attraverso gli spiracoli, ma attraverso le fessure branchiali, dopodiché entra nei tubi e nelle spirali. Se l'insetto è disposto in modo tale che con il processo di crescita esca dall'ambiente acquatico, inizi a vivere sulla terra o nell'aria, le branchie diventano una traccia che scompare. Il sistema tracheale inizia a svilupparsi più attivamente, i tubi e le spirali diventano più forti e il processo di respirazione non ha più nulla a che fare con le branchie.
Conclusione
Abbiamo brevemente esaminato che tipo di apparato respiratorio hanno gli insetti, come è caratteristico e quali varietà si possono trovare in natura. Se scavi più a fondo, puoi scoprire che i sistemi respiratori degli artropodi di varie categorie sono molto diversi tra loro e molto spesso le loro caratteristiche dipendono dall'habitat di alcune specie.
). Ai lati del corpo sono presenti fino a 10 paia, a volte meno, di spiracoli, o stimmi: giacciono sul meso e metatorace e su 8 segmenti dell'addome.
Gli stimmi sono spesso dotati di speciali dispositivi di chiusura e ciascuno immette in un breve canale trasversale, e tutti i canali trasversali sono collegati tra loro da una coppia (o più) dei principali tronchi tracheali longitudinali. Le trachee più sottili hanno origine dai tronchi, ramificandosi molte volte e impigliando tutti gli organi con i loro rami. Ciascuna trachea termina con una cellula terminale con processi radialmente divergenti trafitta dai tubuli terminali della trachea (Fig. 341). I rami terminali di questa cellula (tracheole) penetrano anche nelle singole cellule del corpo.
A volte le trachee formano estensioni locali, o sacche d'aria, che negli insetti terrestri servono a migliorare la ventilazione dell'aria nel sistema tracheale, e negli insetti acquatici, probabilmente come serbatoi che aumentano l'apporto d'aria nel corpo dell'animale.
Le trachee sorgono nell'embrione degli insetti sotto forma di profonde sporgenze dell'ectoderma; come il resto delle formazioni ectodermiche, sono rivestite da una cuticola (Fig. 341). Nello strato superficiale di quest'ultimo si forma un ispessimento a spirale, che conferisce elasticità alla trachea e impedisce la caduta delle pareti.
Nei casi più semplici, l'ossigeno entra nel sistema tracheale e l'anidride carbonica viene rimossa da esso per diffusione attraverso stimmi costantemente aperti. Ciò si osserva, tuttavia, solo negli insetti inattivi che vivono in condizioni di elevata umidità.
L'attivazione del comportamento e il passaggio alla vita in biotopi aridi complicano notevolmente il meccanismo della respirazione. Il crescente bisogno di ossigeno del corpo è fornito dalla comparsa di speciali movimenti respiratori, costituiti da rilassamento e contrazione dell'addome. In questo caso vengono ventilati i sacchi tracheali e i principali tronchi tracheali. La formazione di apparati di chiusura sugli stimmi riduce la perdita di acqua durante la respirazione. Poiché la velocità di diffusione del vapore acqueo è inferiore a quella dell'ossigeno, quando gli stimmi vengono aperti per un breve periodo, l'ossigeno ha il tempo di penetrare nel sistema tracheale e le perdite d'acqua sono minime.
In molte larve di insetti che vivono in acqua (ad esempio libellule, effimere, ecc.) il sistema tracheale è chiuso, cioè non ci sono stimmi, mentre è presente la rete tracheale stessa. In tali forme, l'ossigeno si diffonde dall'acqua attraverso le branchie tracheali, escrescenze lamellari o cespugliose del corpo a pareti sottili, penetrate da una ricca rete di trachee (Fig. 342). Molto spesso, le branchie tracheali si trovano ai lati di una parte dei segmenti addominali (larve di effimera). L'ossigeno entra attraverso le sottili coperture delle branchie, entra nella trachea e poi si diffonde attraverso il corpo.
Durante la trasformazione delle larve branchiali in un insetto adulto che vive sulla terraferma, le branchie scompaiono e gli stimmi si aprono e il sistema tracheale cambia da chiuso ad aperto.
Un'importante caratteristica fisiologica del sistema respiratorio degli insetti è la seguente. Normalmente, l'ossigeno viene percepito da un animale in alcune parti del suo corpo e da lì viene trasportato dal sangue in tutto il corpo. Negli insetti, i tubi dell'aria permeano l'intero corpo e forniscono ossigeno direttamente ai luoghi del suo consumo, ad es. ai tessuti e alle cellule, come se sostituissero i vasi sanguigni.
Come respirano gli insetti e respirano affatto? La struttura corporea degli stessi coleotteri differisce in modo significativo dall'anatomia di qualsiasi mammifero. Non tutte le persone conoscono le caratteristiche della vita degli insetti, perché è difficile osservare questi processi a causa delle piccole dimensioni dell'oggetto stesso. Tuttavia, a volte emergono queste domande, ad esempio quando un bambino mette uno scarabeo catturato in un barattolo e chiede come fornirgli una vita lunga e felice.
Quindi respirano, come viene eseguito il processo di respirazione? È possibile chiudere ermeticamente il barattolo in modo che l'insetto non scappi, soffocherà? Queste domande vengono poste da molte persone.
Ossigeno, respirazione e dimensioni degli insetti
Gli insetti moderni sono davvero di piccole dimensioni. Ma queste sono creature eccezionalmente antiche che sono apparse molto prima di quelle a sangue caldo, anche prima dei dinosauri. A quei tempi le condizioni del pianeta erano completamente diverse, anche la composizione dell'atmosfera era diversa. È persino incredibile come possano sopravvivere milioni di anni, adattarsi a tutti i cambiamenti avvenuti durante questo periodo sul pianeta. Il periodo di massimo splendore degli insetti è alle spalle e in quei giorni in cui erano al culmine dell'evoluzione era impossibile chiamarli piccoli.
Fatto interessante: i resti fossili di libellule dimostrano che in passato raggiungevano la dimensione di mezzo metro. Durante il periodo di massimo splendore degli insetti, c'erano altre specie eccezionalmente grandi.
Nel mondo moderno, gli insetti non possono raggiungere queste dimensioni e i più grandi sono individui tropicali: un clima umido, caldo e ossigenato offre loro maggiori opportunità di prosperare. Letteralmente tutti i ricercatori sono convinti che sia proprio il loro apparato respiratorio con le sue specifiche caratteristiche di dispositivo che impedisce agli insetti di prosperare sul pianeta nelle condizioni odierne, come lo era in passato.
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Apparato respiratorio degli insetti
Quando si classificano gli insetti, sono classificati come un sottotipo di respirazione tracheale. Già questo risponde a molte domande. In primo luogo, respirano e, in secondo luogo, lo fanno attraverso la trachea. Gli artropodi sono anche classificati come branchiali e cheliceri, i primi sono gamberi di fiume e i secondi sono acari e scorpioni. Tuttavia, torniamo al sistema tracheale, caratteristico di coleotteri, farfalle e libellule. Il loro sistema tracheale è estremamente complesso; l'evoluzione lo ha levigato per più di un milione di anni. Le trachee sono divise in numerosi tubi, ogni tubo va in una certa parte del corpo - più o meno allo stesso modo in cui i vasi sanguigni e i capillari di sangue caldo più avanzati, e persino i rettili, divergono in tutto il corpo.
Le trachee si riempiono d'aria, ma questo non avviene attraverso le narici o la bocca, come nei vertebrati. La trachea è piena di spiracoli, questi sono i numerosi fori che si trovano sul corpo dell'insetto. Valvole speciali sono responsabili del ricambio d'aria, del riempimento di questi fori con l'aria e della loro chiusura. Ogni spiracolo è fornito da tre rami della trachea, tra cui:
- Ventrale per il sistema nervoso e i muscoli addominali,
- Dorsale per i muscoli dorsali e il vaso spinale, che è pieno di emolinfa,
- Viscerale, che agisce sugli organi della riproduzione e della digestione.
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Le trachee alla loro estremità si trasformano in tracheole, tubi molto sottili che intrecciano ciascuna cellula del corpo dell'insetto, fornendogli un afflusso di ossigeno. Lo spessore del tracheolo non supera 1 micrometro. Così è organizzato il sistema respiratorio di un insetto, grazie al quale l'ossigeno può circolare nel suo corpo, raggiungendo ogni cellula.
Ma solo gli insetti striscianti o a bassa quota hanno un dispositivo così primitivo. I volantini, come le api, hanno anche sacche d'aria come quelle degli uccelli oltre ai polmoni. Si trovano lungo i tronchi tracheali, durante il volo sono in grado di contrarsi e gonfiarsi nuovamente per fornire il massimo flusso d'aria a ciascuna delle cellule. Inoltre, gli insetti acquatici hanno sistemi per trattenere l'aria sul corpo o sotto l'addome sotto forma di bolle: questo è vero per coleotteri nuotatori, pesciolini d'argento e altri.
Come respirano le larve di insetti?
La maggior parte delle larve nasce con spiracoli; questo è vero principalmente per gli insetti che vivono sulla superficie della terra. Le larve acquatiche hanno branchie che consentono loro di respirare sott'acqua. Le branchie tracheali possono essere localizzate sia sulla superficie del corpo che al suo interno, anche nell'intestino. Inoltre, molte larve sono in grado di ricevere ossigeno su tutta la superficie del loro corpo.
