Kako insekti dišu i imaju li pluća?

Insekti, poput ljudi, trebaju kisik da bi živjeli i stvarali ugljični dioksid kao otpadni proizvod. Tu se, međutim, sličnost dišnog sustava insekata i čovjeka u biti i završava. Insekti nemaju pluća, niti prevoze kisik kroz krvožilni sustav na način na koji to čine ljudi. Umjesto toga, the respiratorni sustav insekata oslanja se na jednostavnu razmjenu plina koja okupa tijelo insekata kisikom i izbacuje otpad ugljičnog dioksida.

Za insekte, zrak ulazi u dišne ​​sustave kroz niz vanjskih otvora nazvanih spirale. Ove spirale, koje u nekim insektima djeluju kao mišićni zalisci, vode do unutarnjeg dišnog sustava koji se sastoji od gusto umreženog niza cijevi zvanih traheja.

Da biste pojednostavili pojam dišnog sustava insekata, razmišljajte o njemu kao spužvi. Spužva ima male rupe koje omogućuju vlazi u njoj da je navlaži. Slično tome, spiralni otvori omogućuju zrak u unutarnji sistem dušnika koji kuka tkiva insekata kisikom. Ugljični dioksid, metabolički otpad, izlazi iz tijela kroz spirale.

Insekti mogu u određenoj mjeri kontrolirati disanje. Oni mogu otvoriti i zatvoriti svoje spirale pomoću mišićnih kontrakcija. Na primjer, insekt koji živi u pustinjskom okruženju može držati svoje spiralne ventile zatvorenima kako bi spriječio gubitak vlage. To se postiže ugovaranjem mišića koji okružuju spiralu. Da bi se otvorila spirala, mišići se opuštaju.

Insekti također mogu pumpati mišiće kako bi tjerali zrak na dušnik i tako ubrzali isporuku kisika. U slučaju vrućine ili stresa, insekti mogu čak i izduvati zrak naizmjenično otvarajući različite spirale i koristeći mišiće kako bi proširili ili suzili svoje tijelo. Međutim, brzina difuzije plina - ili poplavljanje unutarnje šupljine zrakom - ne može se kontrolirati. Zbog ovog ograničenja, sve dok insekti nastavljaju disati koristeći sustav spirala i traheje, u smislu evolucije, vjerovatno neće postati puno veći nego što su sada.

Iako kisika ima u zraku (200.000 dijelova na milijun), voda je znatno manje dostupna (15 dijelova na milijun u hladnoj i tekućoj vodi). Unatoč ovom respiratornom izazovu, mnogi insekti žive u vodi tijekom barem nekih faza svog životnog ciklusa.

Kako vodeni insekti dobivaju potreban kisik dok su potopljeni? Da bi povećali unos kisika u vodu, svi osim najmanjih vodenih insekata koriste inovativne strukture - poput škrge sustavi i strukture slične ljudskim roncima i priručniku za ronjenje - za uvlačenje kisika i izbacivanje ugljičnog dioksida.

Mnogi insekti koji žive u vodi imaju škrge na trakicama, koje su slojeviti produžeci njihovih tijela koji im omogućuju da uzimaju veće količine kisika iz vode. Te se škrge najčešće nalaze na trbuhu, ali kod nekih insekata nalaze se na neobičnim i neočekivanim mjestima. Neki stonefliesna primjer, imaju analne škrge koje izgledaju kao nakupina niti koja se proteže sa njihovih zadnjih krajeva. Dragonfly nimfe imaju škrge unutar svojih rektuma.

Hemoglobin može olakšati hvatanje molekula kisika iz vode. Ličinke mig-a bez ugriza iz Chironomidae obitelj i nekoliko drugih skupina insekata posjeduju hemoglobin, baš kao i kralježnjaci. Ličinke kironomida često se nazivaju krvožilima, jer im hemoglobin daje duboku crvenu boju. Krvi crvi mogu napredovati u vodi s izuzetno niskom razinom kisika. Odvijajući svoja tijela u blatnjavim dnima jezera i ribnjaka, krvavi crvi su u stanju zasićiti hemoglobin kisikom. Kad se prestanu kretati, hemoglobin oslobađa kisik, omogućujući im da udahnu čak i najviše zagađena vodena okruženja. Ta rezervna opskrba kisikom može trajati samo nekoliko minuta, ali obično je dovoljno dugo da se insekt prebaci na više kisikove vode.

Neki vodeni insekti, poput grla štakora, održavaju vezu s zrakom na površini kroz konstrukciju sličnu ronku. Nekoliko insekata imaju izmijenjene spirale koje mogu probiti potopljene dijelove vodenih biljaka i uzimati kisik iz zračnih kanala unutar korijena ili stabljike.

Određene vodene bube i prave bube mogu zaroniti noseći sa sobom privremeni mjehurić zraka, slično kao što ronilac SCUBA nosi spremnik zraka. Drugi, poput buba pušaka, održavaju trajni film zraka oko tijela. Ovi vodeni insekti zaštićeni su mrežnom mrežom dlačica koja odbija vodu, pružajući im konstantnu opskrbu zrakom iz koje se crpe kisik. Ta struktura zračnog prostora, nazvana plastron, omogućuje im da budu trajno potopljeni.

Gullan, P. J. i Cranston, P.S. "Insekti: prikaz entomologije, 3. izdanje." Wiley-Blackwell, 2004

Merritt, Richard W. i Cummins, Kenneth W. "Uvod u vodene insekte Sjeverne Amerike." Kendall / Hunt Publishing, 1978

Meyer, John R. "Respiracija u vodenim insektima. "Odjel za entomologiju, Državno sveučilište Sjeverne Karoline (2015).