Vabzdžiams tai tiksliausiai atspindi jų gyvenimo būdą. Kadangi šie padarai visada yra virš žemės, jie kvėpuoja tik trachėjų dėka, kurios jose yra daug labiau išsivysčiusios nei kituose mūsų planetos gyventojuose. Tiesą sakant, verta pabrėžti, kad yra keletas vabzdžių superklasių, kurie gyvena vandens aplinkoje arba dažnai ten lankosi. Šiuo atveju vabzdžių kvėpavimo sistemą vaizduoja žiaunos. Tačiau tai itin retos šios klasės rūšys, todėl labai trumpai panagrinėsime ir jas. Na, pereikime prie išsamesnio šio biologijos skyriaus tyrimo.
bendri duomenys
Taigi, vabzdžių kvėpavimo sistema mums atrodo trachėjos pavidalu. Iš jų kyla daugybė šakų, kurios plinta į visus gyvybiškai svarbius kūno organus ir sistemas. Visas kūnas, išskyrus galvą (ty krūtinės ląstos sritį ir pilvą), yra padengtas išėjimo angomis - spirale. Jie sudaro trachėjos sistemą, kurios dėka dauguma vabzdžių gali kvėpuoti per savo kūno paviršių.
Verta paminėti, kad šias spirales nuo aplinkos dirgiklių patikimai apsaugo specialūs vožtuvai. Dėl gerai išsivysčiusių raumenų jie greitai reaguoja į oro srautą. Taip pat svarbu žinoti, kad spiralės yra kiekvieno kūno segmento šonuose. Jų skylių dydis reguliuojamas, dėl to keičiasi trachėjos spindis.
Vėdinimo procesas
Norint gerai suprasti, kaip vabzdžiai kvėpuoja, pirmiausia svarbu suprasti, kad kiekviena kūne esanti trachėjos sistema visada yra vėdinama. Būtinas oro mainai atsiranda dėl to, kad vožtuvai, esantys išilgai kūno, grubiai tariant, atsidaro ir užsidaro pagal tam tikrą grafiką, tai yra, suderinti. Pavyzdžiui, apsvarstykite, kaip panašus procesas vyksta skėriuose. Oro patekimo metu atsidaro 4 priekinės spiralės (tarp jų dvi krūtinės ir dvi pilvo priekinės). Šiuo metu visi kiti (6 galiniai) yra uždaroje padėtyje. Orui patekus į kūną, visos spiralės užsidaro, o tada atsidaro tokia seka: atsidaro 6 galinės, o 4 priekinės lieka uždarytos.
Pagrindiniai kvėpavimo judesiai
Prieš daugelį metų mokslininkai, žiūrėdami, kaip kvėpuoja vabzdžiai, pastebėjo, kad jų kūnai tam tikru būdu susitraukia ir atsitraukia. Šis procesas pasirodė sinchroniškas su deguonies patekimo į organizmą procesu, todėl buvo padaryta išvada, kad daugelis nariuotakojų atstovų kvėpuoja būtent dėl standartinių mechaninių veiksmų. Taigi vabzdžių kvėpavimo sistema gali funkcionuoti dėl atskirų pilvo dalių susitraukimų. Šis „kvėpavimo“ tipas būdingas daugiausia visoms sausumos būtybėms. Tie patys asmenys, kurie iš dalies arba visiškai gyvena vandenyje, pasižymi kai kurių krūtinės ląstos sričių sumažėjimu. Taip pat svarbu atsiminti, kad iškvepiant įvyksta raumenų susitraukimas. Kai oras patenka į kūną, visi vabzdžio pilvo ir krūtinės segmentai, priešingai, išsiplečia ir visiškai atsipalaiduoja.
Trachėjos struktūra
Kaip minėta aukščiau, trachėja yra vabzdžių kvėpavimo sistema. Vaikams tokia koncepcija gali pasirodyti pernelyg sudėtinga, todėl jei paaiškinsite savo vaikui šį biologinį procesą, pirmiausia pasakykite jam, kaip atrodo šis kvėpavimo organas. Beveik visuose vabzdžiuose kiekviena trachėja yra atskirai egzistuojantis kamienas. Jis ateina iš vožtuvo, per kurį praeina spiralė. Iš trachėjos vamzdelio atsiranda šakos, kurios pateikiamos spiralės pavidalu. Kiekviena tokia šaka suformuota iš labai tankios odelės, kuri visada tvirtai pritvirtinama savo vietoje. Dėl to šakos nenukrenta, nesusipainioja, todėl vabzdžių kūne visada išsaugomi tarpai, pro kuriuos normaliai gali cirkuliuoti deguonis ir anglies dioksidas, be kurių šios klasės gyvybė nereali.
Kuo skiriasi skraidantys vabzdžiai?
Galinčių skristi vabzdžių kvėpavimo sistema atrodo kiek kitaip. Šiuo atveju jų organizmai yra aprūpinti vadinamaisiais oro maišeliais. Jie susidaro dėl to, kad plečiasi trachėjos vamzdeliai. Be to, šie išplėtimai yra daug didesni nei pradinis kvėpavimo organo plotis. Dar vienas būdingas tokių maišelių bruožas – jie neturi spiralinių sandariklių, todėl vabzdžio kūno viduje elgiasi daug judresni. Skraidančių vabzdžių oro maišelių išsiplėtimas ir susitraukimas vyksta pasyviai. Įkvėpus kūnas didėja, iškvėpimo metu atitinkamai sumažėja. Šiame procese dalyvauja tik viską valdantys raumenys. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad skraidančių vabzdžių kvėpavimo sistema sukurta taip, kad jie ilgiau galėtų paimti daugiau deguonies.
Vabzdžiai, turintys žiaunas
Vandens telkinių nariuotakojai, kaip ir žuvys, turi žiaunas ir žiaunų angas. Šiuo atveju kvėpavimo procesas vis tiek vyksta trachėjos dėka, tačiau ši organizmo sistema yra uždaryta. Taigi deguonis iš vandens į organizmą patenka ne per spirales, o per žiaunų plyšius, po kurių patenka į vamzdelius ir spirales. Jei vabzdys išdėstytas taip, kad augdamas išeina iš vandens aplinkos, pradeda gyventi žemėje ar ore, tada žiaunos tampa likučiu, kuris išnyksta. Pradeda aktyviau vystytis trachėjos sistema, stiprėja vamzdeliai ir spiralės, o kvėpavimo procesas nebeturi nieko bendro su žiaunomis.
Išvada
Trumpai panagrinėjome, kokią kvėpavimo sistemą turi vabzdžiai, kuo ji būdinga, kokių jo atmainų galima rasti gamtoje. Pasigilinus galima sužinoti, kad įvairių kategorijų nariuotakojų kvėpavimo sistemos labai skiriasi viena nuo kitos ir dažniausiai jų savybės priklauso nuo tam tikrų rūšių buveinės.
). Kūno šonuose yra iki 10 porų, kartais mažiau, spiralių arba stigmų: jos guli ant mezo- ir metatorakso bei ant 8 pilvo segmentų.
Stigmose dažnai yra įrengti specialūs uždarymo įtaisai ir kiekvienas veda į trumpą skersinį kanalą, o visi skersiniai kanalai yra sujungti vienas su kitu pora (ar daugiau) pagrindinių išilginių trachėjos kamienų. Iš kamienų kyla plonesnės trachėjos, daug kartų šakojasi ir savo šakomis supina visus organus. Kiekviena trachėja baigiasi galine ląstele su radialiai besiskiriančiais procesais, pervertais galiniais trachėjos kanalėliais (341 pav.). Šios ląstelės galinės šakos (tracheolės) prasiskverbia net į atskiras kūno ląsteles.
Kartais trachėjos sudaro vietinius išsiplėtimus arba oro maišelius, kurie sausumos vabzdžiams pagerina oro vėdinimą trachėjos sistemoje, o vandens vabzdžiams - tikriausiai kaip rezervuarai, kurie padidina oro tiekimą gyvūno kūne.
Trachėjos atsiranda vabzdžių embrione gilių ektodermos išsikišimų pavidalu; kaip ir kiti ektoderminiai dariniai, jie yra iškloti kutikule (341 pav.). Pastarųjų paviršiniame sluoksnyje susidaro spiralinis sustorėjimas, suteikiantis trachėjos elastingumo ir neleidžiantis nukristi sienelėms.
Paprasčiausiais atvejais deguonis patenka į trachėjos sistemą ir iš jos difuzijos būdu per nuolat atviras stigmas pašalinamas anglies dioksidas. Tačiau tai pastebima tik neaktyviems vabzdžiams, gyvenantiems didelės drėgmės sąlygomis.
Elgesio suaktyvėjimas ir perėjimas prie gyvenimo sausringuose biotopuose gerokai apsunkina kvėpavimo mechanizmą. Didėjantį deguonies poreikį organizmui užtikrina specialūs kvėpavimo judesiai, susidedantys iš pilvo atsipalaidavimo ir susitraukimo. Tokiu atveju vėdinami trachėjos maišeliai ir pagrindiniai trachėjos kamienai. Uždarymo aparatų susidarymas ant stigmų sumažina vandens praradimą kvėpuojant. Kadangi vandens garų difuzijos greitis yra mažesnis nei deguonies, trumpam atidarius stigmas, deguonis spėja prasiskverbti į trachėjos sistemą, o vandens nuostoliai yra minimalūs.
Daugelio vandenyje gyvenančių vabzdžių lervų (pavyzdžiui, laumžirgių, gegužinių ir kt.) trachėjos sistema yra uždara, tai yra, nėra stigmų, o pats trachėjos tinklas yra. Tokiomis formomis deguonis difunduoja iš vandens per trachėjos žiaunas, sluoksnines arba krūmines, plonasienes kūno ataugas, į kurias įsiskverbia gausus trachėjų tinklas (342 pav.). Dažniausiai trachėjos žiaunos sėdi dalies pilvo segmentų (gegužės lervų) šonuose. Deguonis patenka per plonus žiaunų gaubtus, patenka į trachėją ir tada pasklinda per kūną.
Virstant žiaunomis kvėpuojančioms lervoms į suaugusius sausumoje gyvenančius vabzdžius, išnyksta žiaunos, atsiveria stigmos ir trachėjos sistema iš uždaros pasikeičia į atvirą.
Svarbi fiziologinė vabzdžių kvėpavimo sistemos ypatybė yra tokia. Paprastai gyvūnas deguonį suvokia tam tikrose savo kūno vietose, o iš ten krauju jį perneša po visą kūną. Vabzdžių oro vamzdeliai prasiskverbia per visą kūną ir tiekia deguonį tiesiai į jo suvartojimo vietas, t.y. į audinius ir ląsteles, tarsi pakeisdami kraujagysles.
Kaip kvėpuoja vabzdžiai ir ar apskritai jie kvėpuoja? Tų pačių vabalų kūno sandara gerokai skiriasi nuo bet kurio žinduolio anatomijos. Ne visi žmonės žino apie vabzdžių gyvenimo ypatybes, nes šiuos procesus sunku stebėti dėl mažo paties objekto dydžio. Tačiau šie klausimai kartais iškyla – pavyzdžiui, kai vaikas sugautą vabaliuką įdeda į stiklainį ir klausia, kaip jam suteikti ilgą, laimingą gyvenimą.
Taigi ar jie kvėpuoja, kaip vyksta kvėpavimo procesas? Ar galima indelį sandariai uždaryti, kad vabzdys nepabėgtų, neuždus? Šiuos klausimus užduoda daug žmonių.
Deguonis, kvėpavimas ir vabzdžių dydis
Šiuolaikiniai vabzdžiai yra tikrai mažo dydžio. Tačiau tai išskirtinai senoviniai padarai, atsiradę daug anksčiau nei šiltakraujai, dar prieš dinozaurus. Tais laikais sąlygos planetoje buvo visiškai kitokios, atmosferos sudėtis taip pat buvo kitokia. Net nuostabu, kaip jie galėjo išgyventi milijonus metų, prisitaikyti prie visų per šį laiką planetoje įvykusių pokyčių. Vabzdžių klestėjimas jau praeityje, o tais laikais, kai jie buvo evoliucijos viršūnėje, jų buvo neįmanoma pavadinti mažais.
Įdomus faktas: suakmenėjusios laumžirgių liekanos įrodo, kad anksčiau jie siekė pusę metro dydžio. Vabzdžių klestėjimo laikais buvo ir kitų išskirtinai didelių rūšių.
Šiuolaikiniame pasaulyje vabzdžiai negali pasiekti tokio dydžio, o didžiausi yra tropiniai individai – drėgnas, karštas, deguonies prisotintas klimatas suteikia jiems daugiau galimybių klestėti. Žodžiu, visi tyrinėtojai įsitikinę, kad būtent jų kvėpavimo sistema su specifinėmis prietaiso savybėmis neleidžia vabzdžiams klestėti planetoje šiandieninėmis sąlygomis, kaip buvo anksčiau.
Susijusios medžiagos:
Bičių priešai
Vabzdžių kvėpavimo sistema
Klasifikuojant vabzdžius, jie priskiriami trachėjos kvėpavimo porūšiui. Tai jau atsako į daugelį klausimų. Pirma, jie kvėpuoja, antra, jie tai daro per trachėją. Nariuotakojai taip pat priskiriami prie žiaunų kvėpuotojų ir chelicerų, pirmieji – vėžiai, o antrieji – erkės ir skorpionai. Tačiau grįžkime prie trachėjos sistemos, būdingos vabalams, drugeliams ir laumžirgiams. Jų trachėjos sistema yra labai sudėtinga; evoliucija ją šlifavo daugiau nei vieną milijoną metų. Trachėjos yra suskirstytos į daugybę vamzdelių, kiekvienas vamzdelis eina į tam tikrą kūno dalį – panašiai kaip pažengusių šiltakraujų ir net roplių kraujagyslės ir kapiliarai išsiskiria visame kūne.
Trachėjos prisipildo oro, bet tai daroma ne per šnerves ar burną, kaip stuburiniams gyvūnams. Trachėja užpildyta spirale, tai yra daugybė skylių, esančių ant vabzdžio kūno. Specialūs vožtuvai yra atsakingi už oro mainus, šių skylių užpildymą oru ir jų uždarymą. Kiekvieną spiralę tiekia trys trachėjos šakos, įskaitant:
- Ventraliai nervų sistemai ir pilvo raumenims,
- Nugaros raumenys ir stuburo kraujagyslės, užpildytos hemolimfa,
- Visceralinis, veikiantis reprodukcijos ir virškinimo organus.
Susijusios medžiagos:
Pagrindiniai dienos drugelių tipai Rusijoje
Jų gale esančios trachėjos virsta tracheolėmis – labai plonais vamzdeliais, kurie pina kiekvieną vabzdžio kūno ląstelę, tiekdami jai deguonies. Tracheolės storis ne didesnis kaip 1 mikrometras. Taip sutvarkyta vabzdžio kvėpavimo sistema, dėl kurios jo organizme gali cirkuliuoti deguonis, pasiekiantis kiekvieną ląstelę.
Tačiau tokį primityvų įrenginį turi tik ropojantys ar žemai skraidantys vabzdžiai. Skrajutėse, tokiose kaip bitės, be plaučių, taip pat yra oro maišelių, kaip ir paukščių. Jie yra išilgai trachėjos kamienų, skrydžio metu jie gali susitraukti ir vėl išsipūsti, kad užtikrintų maksimalų oro srautą į kiekvieną ląstelę. Be to, vandens paukščių vabzdžiai turi oro sulaikymo sistemas ant kūno arba po pilvu burbuliukų pavidalu – tai pasakytina apie plaukiojančius vabalus, sidabrines žuveles ir kt.
Kaip kvėpuoja vabzdžių lervos?
Dauguma lervų gimsta su spirale; tai visų pirma pasakytina apie vabzdžius, gyvenančius žemės paviršiuje. Vandens lervos turi žiaunas, leidžiančias kvėpuoti po vandeniu. Trachėjos žiaunos gali būti tiek kūno paviršiuje, tiek jo viduje – net žarnyne. Be to, daugelis lervų gali gauti deguonies visame savo kūno paviršiuje.
