Люди, погано знають біологію, зазвичай не уявляють собі будова безхребетних. Є у них кров і є мозок? Дихають чи комахи? Переважній більшості живих організмів для життя потрібний кисень. Він окисляє надходять речовини – ділить їх на більш прості за будовою структури. Рослини теж в процесі дихання використовують кисень. Лише анаеробні мікроорганізми і деякі багатоклітинні тварини не мають потреби в цьому елементі. Однак і вони дихають, тільки використовують для окиснення інші органічні або неорганічні речовини.
Світ невеликих істот
Комахи – маленькі організми, розміри яких не перевищують декількох сантиметрів. Їх будова не дозволяє збільшувати обсяг і вага в сучасних умовах. Цього не можна сказати про стародавніх членистоногих, що жили в часи динозаврів і ще раніше. У ті часи атмосфера була зовсім іншою: інша щільність повітря, склад газів. Та й сама планета Земля важила менше. Бабки в далекому минулому досягали розмірів більше півметра.
Чим дихають комахи? І що не дало їм еволюціонувати до розмірів, наприклад, кішки у сучасних умовах? Вчені вважають, що це своєрідна дихальна система.
Трохи з систематики
Комахи належать до підтипу трахейнодышащие (Tracheata). Тип членистоногих також входять підтипи жабродышащих (ракоподібні) і хелицеровых (павуки, скорпіони, кліщі та ін).
Чим дихають комахи?
Сама назва підтипу говорить про спосіб дихання. Однак хелицеровые дихають подібним же чином. Комахи набули в ході еволюції складну систему трахіт. Трахеї – це внутрішні трубочки, які проводять повітря до клітин тіла. Трахейная система влаштована непросто, тому що трахеї розгалужуються на безліч тонких трубочок. Кожна з них підходить до невеликої групи клітин. Мережа трахей у комах аналогічна системі кровоносних судин і капілярів у хребетних тварин.
Дихальця комах
Повітря в трахеї входить через дихальця – особливі отвори на тілі комах. Дихальця – стигми – парно розташовані, зазвичай по боках тіла. Регуляція надходження повітря забезпечується спеціальними запирательными пристроями.
Від кожного дихальця зазвичай відходить три симетричних великих гілки трахеї:
Трахеоли комах
Закінчення трахей розгалужуються на дуже тонкі капілярні трубочки – трахеоли. Їх діаметр менше 1 мікрометра. Трахеоли розгалужуються в міжклітинному просторі, обплітають клітини. Вони є функціональною частиною трахейної системи, що забезпечує дифузію кисню в клітини тіла.
Додаткові освіти
Чим дихає більшість комах? Органи дихання – трахеї. Однак деякі членистоногі мають ще й повітряні мішки. Така будова нагадує легкі або, швидше, повітряні мішки птахів для збільшення об’єму повітря в організмі. Роздуті ділянки є у быстролетающих комах (бджоли, мухи). Вони лежать по ходу трахейних стовбурів. В результаті скорочення м’язів тіла при польоті повітряні мішки стискаються і розправляються, збільшуючи надходження і вихід повітря.
Яким органом дихають комахи, що живуть у воді?
Наприклад, павук-сріблянка, що живе в середній смузі Росії, більшу частину життя проводить під водою. Він носить із собою запас бульбашок повітря. Так що йому не довелося міняти щось в дихальній системі. У павуків подібна трахейная система, як і у комах.
Жук-плавунець – поширений мешканець ставків середньої смуги Росії. Теж дихає трахеями. Він періодично піднімається до поверхні води, виставляє кінчик черевця. Повітря потрапляє під надкрила і зберігається там. Запас кисню водяний жук носить із собою.
Те ж саме роблять і інші водні жуки. Вертячка полює на поверхні ставка, однак, пірнаючи при небезпеці, також захоплює з собою повітря. Він виглядає як блискуча оболонка на кінці черевця.
Багато водні клопи також захоплюють повітря у вигляді пухирця з поверхні. Як, наприклад, гладиш. Він носить з собою пухирець повітря, прикріплений на кінці черевця. Таке пристосування допомагає йому ще й краще плавати.
Частина водних клопів (водяний скорпіон, ранатра) мають особливу трубку на кінці черевця. Вона складається з двох желобкообразных половинок. Клоп рухає черевцем – робить дихальні рухи. По трубці повітря надходить до дыхальцам.
Органи дихання личинок
Дорослі комахи дихають за допомогою трахей. Личинки ж мають більш різноманітні органи дихання. Личинки яких комах дихають трахеями? Сухопутні представники мають трахейну систему. Наприклад, у гусениць метеликів є 9 пар стигм по боках тіла. Перша пара на грудях, інші – на сегментах черевця. Іноді друга пара дыхалец буває закрита.
У більшості водних комах і їх личинок також є трахейная система. Однак величезна кількість представників має освіти, схожі на зябра. Це вирости, розташовані на місцях дыхалец. Кисень надходить через тонкі покриви трахейних виростів в організм. Так дихають личинки одноденок, веснянок, ручейников. Личинки разнокрылых бабок теж мають трахейні зябра, проте розташовані вони в кишечнику, тобто всередині організму.
Мотиль має ниткоподібні зябра, але у великій кількості поглинає кисень всією поверхнею тіла. В організмі мотиля завжди є запас кисню. З цієї причини він може жити в забруднених водоймах.
Личинки перистоусого комарика (сімейство комарі толстохоботные) дихають киснем, розчиненим у воді, поглинаючи його всією поверхнею тіла.
Органи дихання лялечок
Чим дихають комахи, що знаходяться на стадії лялечки? Вважається, що третя стадія розвитку комахи нерухома. Однак навіть лялечки метеликів можуть ворушити черевцем. А лялечка сонечка киває головою, ймовірно, відлякуючи ворогів. Комахи цієї стадії дихають трахеями.
Серед лялечок водних комах є дуже рухливі особини. Це, наприклад, комарі-кровопивці. Їх лялечки регулярно піднімаються до поверхні води для всмоктування повітря через спеціальні трубочки на кінці черевця.
Лялечка перистоусого комарика схожа на лялечку звичайного комара. Але вона не піднімається до поверхні води до виходу дорослої особини. Органом дихання служать покриви тіла.
Дихання комах-паразитів
Чим дихають комахи, які не мають трахей? Органами дихання деяких первичнобескрылых комах і личинок, що мешкають в тканинах, служать шкірні покриви. Вони досить тонкі для проходження газів. Вуглекислий газ також виділяється через кутикулу, що частково спостерігається і у комах, що мають трахеї.
Комахи часто рухають черевцем – роблять дихальні рухи. Частота дихальних рухів зростає під час польоту. Дихальні м’язи скорочуються і розслаблюються, наприклад, у бджіл в стані спокою близько 40 разів у хвилину. Під час польоту в кілька разів частіше.
У більш примітивних комах дихальця не зачиняються. Однак вони захищені волосками від потрапляння сміття. У більш сложноустроенных членистоногих стигми здатні відкриватися і закриватися для регулювання надходження повітря. Крім того, частина дыхалец може служити для вдиху, а інша частина – для видиху повітря.
Цікаво, що стигми у комах мають різну форму і колір. Вони можуть бути круглі, овальні, трикутні. Їх колір іноді відрізняється від забарвлення навколишнього кутикули.
Таким чином, природа створила трахейну систему ще до появи легких. Така система відмінно організована. Система дыхалец забезпечує постійний струм повітря. Кисень розноситься до всіх клітин тіла.
