Чем дышат насекомые биология

Дыхание насекомых

Дыхание насекомых – это процесс потребления кислорода, его расходования клетками организма и выделения углекислого газа.

Содержание:

Процесс дыхания у наземных насекомых

Насекомые с открытой трахейной системой, дышащие атмосферным воздухом, получают кислород через дыхальца, проводящие воздух в трахеи, а оттуда – в клетки. Внутрь клеток молекулы О₂ проникают путем диффузии из самых тонких трахей – трахеол. [5]

В простейших случаях

В засушливых биотопах

Видео демонстрирует процесс дыхания у богомола

Работа замыкательных аппаратов дыхалец снижает потери воды в процессе дыхания. [5] (видео)

Во время дыхательных движений стерниты и тергиты брюшка отдаляются друг от друга и сближаются, а у перепончатокрылых они также делают телескопические движения, то есть, кольца брюшка втягиваются друг в друга во время «выдохов» и расправляются при «вдохах». При этом, активным дыхательным движением, которое вызывается сокращением мышц, является именно «выдох», а не «вдох», в отличие от человека и животных, у которых все наоборот. [4]

Ритм дыхательных движений может быть различным и зависит от множества факторов, например, от температуры: у кобылки Melanoplus при 27 градусах осуществляется 25,6 дыхательных движений в минуту, а при 9 градусах их всего 9. Перед полетом многие усиливают свое дыхание, а во время него вдохи и выдохи часто приостанавливаются. [4] У медоносной пчелы в состоянии покоя наблюдается 40 дыхательных движений, а при работе – 120. [1]

Некоторые исследователи пишут, что, несмотря на наличие дыхательных движений, у насекомых отсутствуют типичные вдохи и выдохи. С этим можно согласиться, учитывая особенности ряда таксонов. Так, у саранчи воздух входит в тело через передние пары дыхалец и выходит через задние, что создает отличия от «обычного» дыхания. Кстати, у этого же насекомого при повышенном содержании углекислоты воздух в трахейной системе может начать перемещаться в обратном направлении: втягиваться через брюшные дыхальца и выходить через грудные. [4]

«Крыски»

Как дышат водные насекомые

У насекомых, обитающих в воде, дыхание осуществляется двумя способами. Это зависит от того, какое строение имеет их трахейная система.

Многие из водных организмов имеют закрытую трахейную систему, в которой не функционируют дыхальца. Она замкнута, и в ней нет «выходов» наружу. Дыхание осуществляется при помощи жабр – выростов тела, в которые входят и обильно разветвляются трахеи. Тонкие трахеолы настолько близко подходят к поверхности жабр, что через них начинает диффундировать кислород. Это и позволяет некоторым насекомым, обитающим в воде (личинки и нимфы ручейников, веснянок, поденок, стрекоз) осуществлять газообмен. При переходе их к наземному существованию (превращении в имаго) жабры редуцируются, а трахейная система из закрытой превращается в открытую. [5]

В других случаях дыхание водных насекомых осуществляется атмосферным воздухом. У таких насекомых имеется открытая трахейная система. Они набирают воздух через дыхальца, всплывая к поверхности, а затем опускаются под воду до тех пор, пока его не израсходуют. [5] В связи с этим, у них имеются две особенности строения:

Возможны и другие особенности. Например, у личинки жука-плавунца дыхальца находятся на заднем конце тела. Когда ей необходимо «сделать вдох», она подплывает к поверхности, принимает вертикальное положение «вниз головой» и выставляет наружу часть, где расположены стигмы. [4]

У личинки обыкновенного комара от соединенных вместе 8 и 9 сегментов брюшка вверх и назад отходит дыхательная трубка, на конце которой открываются главные трахейные стволы. Когда трубка выставляется над водой, через просветы стволов насекомое получает воздух. Почти такая же, но сильнее выраженная трубка имеется у личинок Eristalis. Данное образование выражено у них настолько сильно, что за его наличие и серый цвет самого насекомого таких личинок называют «крысками». В зависимости от пребывания на большей или меньшей глубине, хвост «крыски» может менять свою длину. [4] (фото)

Интересно дыхание взрослых плавунцов. У них имеются развитые надкрылья, с боковых сторон подгибающиеся в направлении вниз и внутрь, к телу. В результате при всплывании к поверхности при сложенных надкрыльях жук захватывает пузырек воздуха, который попадает в подэлитральное пространство. Туда же открываются дыхальца. Таким образом плавунец и возобновляет запасы кислорода. Плавунец рода Dyliscusмежду всплываниями может находиться под водой 8 минут, Hyphidrus около 14 минут, Hydroporus– до получаса. После первых заморозков подо льдом жуки также сохраняют свою жизнеспособность. Они находят воздушные пузырьки под водой и проплывают над ними так, чтобы «забрать» их под надкрылья. [4]

У водолюба запасание воздуха происходит между волосками, расположенными на брюшной части тела. Они не смачиваются, поэтому между ними формируется запас воздуха. Когда насекомое плывет под водой, его вентральная часть выглядит серебристой из-за воздушной «подушки». [4]

У водных насекомых, дышащих атмосферным воздухом, те небольшие запасы кислорода, которые они захватывают с поверхности, должны очень быстро расходоваться, но этого не происходит. Почему? Дело в том, что из воды в воздушные пузырьки диффундирует кислород, и из них же в воду частично уходит углекислый газ. Таким образом, забирая под воду воздух, насекомое получает запас кислорода, который какое-то время сам собой пополняется. Процесс сильно зависит от температуры. Например, клоп Pleaможет жить в кипяченой воде 5-6 часов при теплой температуре и 3 дня при холодной. [4]

Источник

Дыхательная система насекомых. Чем дышат насекомые?

Люди, плохо знающие биологию, обычно не представляют себе строение беспозвоночных. Есть ли у них кровь и имеется ли мозг? Дышат ли насекомые? Подавляющему большинству живых организмов для жизни необходим кислород. Он окисляет поступающие вещества – делит их на более простые по строению структуры. Растения тоже в процессе дыхания используют кислород. Лишь анаэробные микроорганизмы и некоторые многоклеточные животные не нуждаются в этом элементе. Однако и они дышат, только используют для окисления другие органические или неорганические вещества.

Мир небольших существ

Насекомые – маленькие организмы, размеры которых не превышают нескольких сантиметров. Их строение не позволяет увеличивать объем и вес в современных условиях. Этого нельзя сказать о древних членистоногих, живших во времена динозавров и еще раньше. В те времена атмосфера была совсем иной: другая плотность воздуха, состав газов. Да и сама планета Земля весила меньше. Стрекозы в далеком прошлом достигали размеров более полуметра.

Чем дышат насекомые? И что не дало им эволюционировать до размеров, к примеру, кошки в современных условиях? Ученые считают, что это своеобразная дыхательная система.

Немного из систематики

Насекомые относятся к подтипу трахейнодышащие (Tracheata). В тип членистоногих также входят подтипы жабродышащих (ракообразные) и хелицеровых (пауки, скорпионы, клещи и др.).

Чем дышат насекомые?

Само название подтипа говорит о способе дыхания. Однако хелицеровые дышат подобным же образом. Насекомые приобрели в ходе эволюции сложную систему трахей. Трахеи – это внутренние трубочки, проводящие воздух к клеткам тела. Трахейная система устроена непросто, потому что трахеи ветвятся на огромное количество тонких трубочек. Каждая из них подходит к небольшой группе клеток. Сеть трахей у насекомых аналогична системе кровеносных сосудов и капилляров у позвоночных животных.

Дыхальца насекомых

Воздух в трахеи входит через дыхальца – особые отверстия на теле насекомых. Дыхальца – стигмы – расположены парно, обычно по бокам тела. Регуляция поступления воздуха обеспечивается специальными запирательными устройствами.

От каждого дыхальца обычно отходит три симметричных больших ветви трахеи:

Трахеолы насекомых

Окончания трахей разветвляются на очень тонкие капиллярные трубочки – трахеолы. Их диаметр меньше 1 микрометра. Трахеолы разветвляются в межклеточном пространстве, оплетают клетки. Они являются функциональной частью трахейной системы, обеспечивающей диффузию кислорода в клетки тела.

Дополнительные образования

Чем дышит большинство насекомых? Органы дыхания – это трахеи. Однако некоторые членистоногие имеют еще и воздушные мешки. Такое строение напоминает легкие или, скорее, воздушные мешки птиц для увеличения объема воздуха в организме. Раздутые участки имеются у быстролетающих насекомых (пчелы, мухи). Они лежат по ходу трахейных стволов. В результате сокращения мышц тела при полете воздушные мешки сжимаются и расправляются, увеличивая поступление и выход воздуха.

Каким органом дышат насекомые, обитающие в воде?

Например, паук-серебрянка, обитающий в средней полосе России, большую часть жизни проводит под водой. Он носит с собой запас пузырьков воздуха. Так что ему не пришлось менять что-то в дыхательной системе. У пауков подобная трахейная система, как и у насекомых.

Жук-плавунец – распространенный обитатель прудов средней полосы России. Тоже дышит трахеями. Он периодически поднимается к поверхности воды, выставляет кончик брюшка. Воздух попадает под надкрылья и сохраняется там. Запас кислорода водяной жук носит с собой.

То же самое делают и остальные водные жуки. Вертячка охотится на поверхности пруда, однако, ныряя при опасности, также захватывает с собой воздух. Он выглядит как блестящая оболочка на конце брюшка.

Многие водные клопы также захватывают воздух в виде пузырька с поверхности. Как, например, гладыш. Он носит с собой пузырек воздуха, прикрепленный на конце брюшка. Такое приспособление помогает ему еще и лучше плавать.

Часть водных клопов (водяной скорпион, ранатра) имеют особую трубку на конце брюшка. Она состоит из двух желобкообразных половинок. Клоп двигает брюшком – делает дыхательные движения. По трубке воздух поступает к дыхальцам.

Органы дыхания личинок

У большинства водных насекомых и их личинок также имеется трахейная система. Однако огромное количество представителей имеет образования, похожие на жабры. Это выросты, расположенные на местах дыхалец. Кислород поступает через тонкие покровы трахейных выростов в организм. Так дышат личинки поденок, веснянок, ручейников. Личинки разнокрылых стрекоз тоже имеют трахейные жабры, однако расположены они в кишечнике, то есть внутри организма.

Мотыль имеет нитевидные жабры, но в большом количестве поглощает кислород всей поверхностью тела. В организме мотыля всегда имеется запас кислорода. По этой причине он может жить в загрязненных водоемах.

Личинки перистоусого комарика (семейство комары толстохоботные) дышат кислородом, растворенным в воде, поглощая его всей поверхностью тела.

Органы дыхания куколок

Чем дышат насекомые, находящиеся на стадии куколки? Считается, что третья стадия развития насекомого неподвижна. Однако даже куколки бабочек могут шевелить брюшком. А куколка божьей коровки кивает головой, вероятно, отпугивая врагов. Насекомые этой стадии дышат трахеями.

Среди куколок водных насекомых имеются очень подвижные особи. Это, например, кровососущие комары. Их куколки регулярно поднимаются к поверхности воды для всасывания воздуха через специальные трубочки на конце брюшка.

Куколка перистоусого комарика похожа на куколку обыкновенного комара. Но она не поднимается к поверхности воды до выхода взрослой особи. Органом дыхания служат покровы тела.

Дыхание насекомых-паразитов

Чем дышат насекомые, не имеющие трахей? Органами дыхания некоторых первичнобескрылых насекомых и личинок, обитающих в тканях, служат кожные покровы. Они достаточно тонкие для прохождения газов. Углекислый газ также выделяется через кутикулу, что частично наблюдается и у насекомых, имеющих трахеи.

Насекомые часто двигают брюшком – делают дыхательные движения. Частота дыхательных движений возрастает во время полета. Дыхательные мышцы сокращаются и расслабляются, например, у пчелы в состоянии покоя около 40 раз в минуту. Во время полета в несколько раз чаще.

У более примитивных насекомых дыхальца не закрываются. Однако они защищены волосками от попадания мусора. У более сложноустроенных членистоногих стигмы способны открываться и закрываться для регуляции поступления воздуха. Кроме того, часть дыхалец может служить для вдоха, а другая часть – для выдоха воздуха.

Интересно, что стигмы у насекомых имеют разную форму и цвет. Они могут быть круглые, овальные, треугольные. Их цвет иногда отличается от окраски окружающей кутикулы.

Таким образом, природа создала трахейную систему еще до появления легких. Такая система отлично организована. Система дыхалец обеспечивает постоянный ток воздуха. Кислород разносится ко всем клеткам тела.

Источник

Как дышат насекомые?

насекомые дышат через трахею. Это доставляет животному кислород и удаляет углекислый газ из его обмена веществ..

Насекомые, как и люди, нуждаются в кислороде, чтобы жить и выделять углекислый газ, но, тем не менее, нельзя сказать, что насекомые дышат так, как их понимают люди..

У насекомых не хватает легких или жабр, чтобы получать кислород из воздуха или воды. Они также не транспортируют кислород через свои системы кровообращения. Вам также может быть интересно узнать больше о дыхании трахеи: характеристика и примеры животных.

Дыхание насекомых: трахеальная система

Насекомые поглощают воздух через небольшие отверстия, которые закрывают нижнюю часть их тел, называемую дыхальцами, или дыхательные поры. Они открываются, когда насекомое расширяет мышцы живота, и закрываются, когда насекомое сокращает мышцы живота..

Когда воздух входит в дыхательные пути, он движется через трахеальную систему, образованную обширной сетью очень тонких трубок, которые проходят по всему телу насекомого..

При разветвлении эти трахеи истончаются, проникая во все ткани, достигая клеток. Это похоже на то, что происходит у людей в отношении кровеносных капилляров.

Насекомые дышат диффузией

Обмен газами, или то, что мы понимаем как дыхание, в основном осуществляется путем диффузии через клеточные стенки, доставляя кислород непосредственно к различным тканям организма..

Воздух, который попадает в трахеи через диффузию, распределяется по всем тканям, достигающим клеток, поставляя необходимый кислород, в то же время собирая избыток углекислого газа, который выводится через дыхальца..

Это объясняет движение газов. Кроме того, в некоторой степени насекомые способны контролировать свое дыхание. Насекомое открывает и закрывает дыхальца, используя сокращения мышц.

Насекомое, живущее в сухой и пустынной среде, будет держать клапаны дыхательных путей закрытыми, чтобы предотвратить потерю влаги..

Насекомые также могут прокачивать мышцы через свои тела, чтобы нагнетать воздух через трубки трахеи, тем самым ускоряя поступление кислорода.

В жару или под стрессом насекомые могут даже выпустить воздух, попеременно открывая различные дыхательные пути и используя мышцы для расширения или сокращения своих тел.

Дыхательная система насекомого очень эффективна для мелких организмов. По мере увеличения размеров тела эффективность снижается. Когда диаметр тела превышает 3 сантиметра, дыхательные потребности не могут быть удовлетворены.

Следовательно, дыхательная система насекомого ограничивает размеры его тела. Следует иметь в виду, что никакая транспортная система, такая как кровь, не участвует в движении кислорода или углекислого газа вокруг тела..

Как дышат водные насекомые??

Хотя в воздухе содержится много кислорода (уровень O2 в воздухе составляет 200 000 частей на миллион), он значительно менее доступен в воде (достигая только 15 частей на миллион). Несмотря на эту респираторную проблему, многие насекомые живут в воде на некоторых этапах своего жизненного цикла..

Большинство насекомых могут выживать под водой в течение длительных периодов времени, закрывая их дыхальца и замедляя их метаболизм, но водные насекомые сделали некоторые специальные приспособления, чтобы выжить под водой.

Водные насекомые, чтобы увеличить поглощение кислорода водой при погружении, используют конструкции, которые эффективно увеличивают поверхность, доступную для газообмена..

Многие насекомые, обитающие в воде, имеют трахейные жабры, крошечные структуры трахеи, которые позволяют им забирать из воды больше кислорода, чем могли бы, в отличие от рыб..

Эти жабры часто встречаются в брюшной полости, но у некоторых насекомых они встречаются в странных и неожиданных местах. У некоторых plecópteros, например, есть анальные жабры, которые похожи на группу волокон, которые простираются от их задних концов. Или, как личинки стрекозы, у которых есть жабры справа.

Некоторые водные беспозвоночные используют дыхательные пигменты для извлечения кислорода из воды. Личинки не кусающих комаров (из семейства хирономид) среди нескольких групп насекомых обладают гемоглобинами, как и позвоночные..

Личинки хирономид, благодаря гемоглобину, имеют ярко-красный цвет, отсюда и название кровавые черви или красные черви.

Эти кровяные черви могут развиваться даже в воде с исключительно низким уровнем кислорода. Они рябят свои тела на грязном дне озер и прудов, насыщая свои гемоглобины кислородом.

Когда они перестают двигаться, гемоглобины выделяют кислород, позволяя им дышать даже в самых загрязненных водных средах.

Однако некоторые насекомые, обитающие в водной среде, получают кислород из воздуха, используя открытую систему трахеи, похожую на наземных насекомых. Некоторые из этих водных насекомых, такие как крысиные хвостовые черви, поддерживают связь с поверхностным воздухом через структуру, подобную структуре водолазной трубки..

Некоторые виды личинок комаров используют запасы кислорода, которые некоторые водные растения хранят под водой, называемые вакуолями..

Кислород является ненужным продуктом вашего дыхательного цикла, но он помогает вам плавать. Личинки комаров используют свои дыхательные трубки, чтобы перфорировать вакуоли и дышать кислородом..

Некоторые жуки и водные насекомые могут нырять, неся с собой временный пузырь воздуха, очень похожий на водолаза, несущего воздушный резервуар..

Другие, как жук Elmidae, из класса жуков, они держат постоянную пленку воздуха вокруг тел.

Эти водные насекомые защищены сетью из мелких сетчатых щетинок (волосков), которые отталкивают воду, обеспечивая постоянное воздушное пространство для извлечения кислорода. Эта структура, называемая пластроном, позволяет постоянно погружать их в воду..

Источник

Как дышат насекомые: органы и их функции

Дыхание – это процесс посредством которого обеспечиваются большинство жизненноважных процессов во всех организмах на Земле. Органы дыхания насекомых представляют собой эволюционно совершенную структурную единицу в контексте отражения приспособительных механизмов к образу жизни и условиям среды существования животных.

Дыхательная система наземных насекомых

Одной из основных особенностей системной организации дыхания у наземных насекомых является её трубчатое строение. Большое количество воздухоносных трубок, которые называются трахеями, обволакивают органы и ткани данных живых существ. Концом трахейной структуры является трахейная клетка, от которой в строму органов отходят трахеолы (аналоги капилляров). Воздух, поступая в воздушно-трубчатую систему, проходит в полостях и диффундирует к паренхиматозным клеткам. Дыхание трахеями насекомых позволяет им усваивать большее количество жизненоважного кислорода нежели другим представителям типа членистоногих, которые имеют жаберную дыхательную структуру.

Органы дыхания водных насекомых

Трахейная структурная организация процессов поглощения атмосферного кислорода считается открытой и имеется только у наземных представителей членистоногих, закрытая же дыхательная организация жаберного типа располагается в организме у водных представителей класса Insecta. Трехслойные жабры представляют собой выросты тела насекомого, обитающего в воде. Благодаря данным образования осуществляет фильтрация воды и часть воздуха поступает в отходящие от жабр капилляры (трахеолы), посредством которых кислородом снабжаются остальные ткани данных представителей царства животных.

Стоит отметить, что практически все представители класса Insecta, обитающие в водоемах, реализуют дыхательную функцию посредством кожи.

Например, у водолюбов имеются волоски на брюшной поверхности тела, между которым происходит формирование запаса воздуха, пока данное существо имеет контакт с атмосферным воздухом. Когда водолюб погружается на глубину, он использует данный запас для обеспечения функций своего тела в водных условиях.

Как и чем дышат внутренние паразиты

Паразиты представляют собой организмы, которые реализуют свои процессы жизнедеятельности за счет энергетических субстратов хозяев. Дыхательная система насекомых, являющихся паразитами практически атрофирована, это связано с тем, что она не имеет функционального назначения во время паразитической жизни (факультативной или же облигатной). Существуют два способа поглощения кислорода у существ, ведущих паразитический образ жизни:

посредством крови хозяина, находясь в анаэробных условиях;

посредством собственной слабовыраженной дыхательной системы, находясь в аэробных условиях.

Основным способ дыхания паразитов является поглощение необходимого кислорода, для реализации их витальных функций, из кровяных клеток хозяина. Разрушая эритроциты, паразиты получают необходимый субстрат для реализации синтеза молекул АТФ в митохондриях, которые нужны для того, чтобы продолжать активно паразитировать, размножаться и выполнять другие эволюционно запрограммированные функции.

Стоит отметить, что насекомые, которые паразитируют на поверхности организма хозяина реализуют дыхательную функцию за счет трахейно-трубочной структурной организации дыхания, так как эволюционно необходимость в атрофии органов поглощения атмосферного кислорода у них не возникла.

В заключении, стоит отметить, что представители класса Insecta имеют исключительно уникальную систему поглощения атмосферного кислорода, аналогов которой не существует в животном мире.

Источник

Органы дыхания насекомых

Всего получено оценок: 9.

Всего получено оценок: 9.

Дыхательная система насекомых — достаточно сложная биологическая система, с помощью которой в организме насекомых осуществляется газообмен с окружающей средой. В большинстве случае органы дыхания насекомых представлены множеством сильно ветвящихся трахей, которые пронизывают всё тело. Для водных насекомых и внутренних паразитов характерны иные особенности дыхательной системы.

Процесс дыхания у наземных насекомых

Насекомые относятся к подтипу трахейнодышащие (Tracheata), и само название говорит о способе дыхания. В ходе эволюции у насекомых появились специализированные органы для дыхания — трахеи. Они выглядят как небольшие внутренние трубочки, которые проводят атмосферный воздух к клеткам тела.

Трахейная система имеет сложное строение: трахеи ветвятся на большое количество тончайших трубочек, каждая из которых подходит к небольшой группе клеток. Трахейная система насекомых во многом схожа с системой кровеносных сосудов у позвоночных животных.

В трахеи воздух поступает через дыхальца (стигмы) — небольшие отверстия, расположенные парно по бокам тела насекомых. Регуляция поступления воздуха осуществляется с помощью специальных клапанов.

От каждого дыхальца отходят три симметричные ветви трахеи:

Трахеи разветвляются на тончайшие капиллярные трубочки — трахеолы, которые оплетают сетью клетки. Они обеспечивают поступление кислорода в клетки и вывод углекислого газа, который является продуктом отхода клеточного дыхания.

Как дышат водные насекомые

Тот, как и чем дышат насекомые в воде, зависит от строения их трахейной системы. У таких насекомых дыхание осуществляется двумя способами:

Закрытая дыхательная система характерна для многих личинок. При переходе их к наземному существованию жабры видоизменяются, и трахейная система из закрытой становится открытой.

Дыхание у внутренних паразитов

Для большинства паразитов характерно примитивное внутреннее строение, с отсутствием трахейной системы. Газообмен осуществляется за счёт кожного дыхания. Насекомые-паразиты дышат всей поверхностью тела или при помощи специальных образований на теле. Так, например, личинки мух Apanteles осуществляют газообмен возле образования — хвостового пузыря, а личинки желудочного овода лошади используют для этой цели особый красный орган.

Рис. 3. Дыхание насекомых-паразитов.

Кратко об органах дыхания насекомых можно подготовить доклад по биологии для 7 класса.

Что мы узнали?

Для большинства насекомых характерен трахейный тип дыхательной системы. Воздух поступает через особые отверстия на теле — дыхальца, и через трахеи и трахеолы обогащают кислородом все клетки тела. У насекомых, живущих в воде, для газообмена есть примитивные жабры или воздушные мешки. Для насекомых-паразитов характерно кожное дыхание.

Источник