Kuinka hyönteiset hengittävät ja onko heillä keuhkoja?

Hyönteiset, kuten ihmiset, vaativat happea elääkseen ja tuottaa hiilidioksidia jätetuotteena. Siinä kuitenkin hyönteisten ja ihmisen hengityselinten välinen samankaltaisuus päättyy. Hyönteisillä ei ole keuhkoja, eivätkä ne myöskään kuljetta happea verenkiertoelimen kautta ihmisten tapaan. Sen sijaan hyönteisten hengityselimet luottaa yksinkertaiselle kaasunvaihtoon, joka kylpee hyönteisen kehon happea ja poistaa hiilidioksidijätteen.

Hyönteisten osalta ilma pääsee hengityselimiin spiraalien nimien ulkoisten aukkojen kautta. Nämä spiraalit, jotka toimivat lihasventtiileinä joissakin hyönteisissä, johtavat sisäiseen hengitysjärjestelmään, joka koostuu tiheästi verkottuneesta putkiryhmästä, jota kutsutaan henkitorveksi.

Hyödyntä hyönteisten hengitysjärjestelmän käsitettä ajattele sitä kuin sieni. Sienessä on pieniä reikiä, joiden avulla vesi voi kostuttaa sitä. Samoin spiraaliaukot antavat ilmaa sisäelimiin henkitorvejärjestelmään uimalla hyönteisten kudoksia hapolla. Hiilidioksidi, aineenvaihduntajäte, poistuu kehosta spiraalien kautta.

Hyönteiset voivat jossain määrin hallita hengitystä. He pystyvät avaamaan ja sulkemaan spiraalinsa lihaksen supistumisten kautta. Esimerkiksi autiomaassa ympäristössä asuva hyönteinen voi pitää kierreventtiilinsä kiinni kosteuden menetyksen estämiseksi. Tämä saavutetaan spiraalia ympäröivillä lihaksilla. Spipelin avaamiseksi lihakset rentoutuvat.

Hyönteiset voivat myös pumppaa lihaksia pakottaakseen ilmaa henkitorven putkista nopeuttaen siten hapen kuljetusta. Lämpö- tai stressitilanteissa hyönteiset voivat jopa tyhjentää ilmaa avaamalla vuorotellen erilaisia ​​spiraaleja ja käyttämällä lihaksia kehon laajentamiseen tai supistamiseen. Kaasun diffuusionopeutta - tai sisäaukon täyttymistä ilmalla - ei voida kuitenkaan hallita. Tästä rajoituksesta johtuen, niin kauan kuin hyönteiset jatkavat hengittämistä käyttämällä spiraalia ja henkitorven järjestelmää, evoluutiossa ne eivät todennäköisesti ole paljon suurempia kuin nyt.

Vaikka happea on ilmassa runsaasti (200 000 miljoonasosaa), veteen sitä pääsee huomattavasti vähemmän (viileässä, virtaavassa vedessä 15 osaa miljoonaa). Tästä hengityshaasteesta huolimatta monet hyönteiset elävät vedessä ainakin joidenkin elinkaarensa vaiheiden aikana.

Kuinka vesihyönteiset saavat tarvitsemansa hapen upotettaessa? Veden hapenoton lisäämiseksi kaikissa paitsi pienimmissä vesierohyönteisissä on innovatiivisia rakenteita - kuten kärkijärjestelmät ja rakenteet, jotka ovat samanlaisia ​​kuin ihmisen snorkkeli ja sukellusvälineet - hapen vetämiseksi ja hiilidioksidin pakottamiseksi ulos.

Monissa vedessä asuvissa hyönteisissä on henkitorven kudokset, jotka ovat kehonsa kerrostettuja jatkeita, joiden avulla ne voivat ottaa suuremman määrän happea vedestä. Nämä kidukset sijaitsevat useimmiten vatsassa, mutta joissakin hyönteisissä niitä löytyy outoista ja odottamattomasta kohdasta. Jonkin verran koskikorennotEsimerkiksi, sinulla on peräaukot, jotka näyttävät rypälehelmiltä, ​​jotka ulottuvat niiden takapäästä. Sudenkorento nymfillä on kidukset peräsuolen sisällä.

Hemoglobiini voi helpottaa happimolekyylien talteenottoa vedestä. Ei purevat keskiraskat Chironomidae perheellä ja muutamilla muilla hyönteisryhmillä on hemoglobiini, aivan kuten selkärankaisilla. Chironomid-toukkia kutsutaan usein verimatoiksi, koska hemoglobiini imee ne kirkkaan punaisella värillä. Veri madot voivat menestyä vedessä poikkeuksellisen alhaisella happipitoisuudella. Kun aaltoilevat ruumiinsa järvien ja lampien mutaisissa pohjoissa, veri-madot kykenevät tyydyttämään hemoglobiinin hapella. Kun he lopettavat liikkumisen, hemoglobiini vapauttaa happea, jolloin he voivat hengittää jopa eniten saastunut vesiympäristö. Tämä varmuushapen toimitus voi kestää vain muutaman minuutin, mutta se on yleensä tarpeeksi pitkä, jotta hyönteinen voi siirtyä enemmän happea sisältävään veteen.

Jotkut vesierohyönteiset, kuten rotan pyrstöt, pitävät yhteyden pintaan ilmaan snorkkelin kaltaisen rakenteen kautta. Muutamilla hyönteisillä on muokatut spiraalit, jotka voivat lävistää vesikasvien upotetut osat ja ottaa happea niiden juurien tai varren ilmakanavista.

Tietyt vesikuoriaiset ja tosi bugit voivat sukeltaa kuljettamalla mukanaan väliaikaista ilmakuplia, aivan kuten SCUBA-sukeltaja kantaa ilmasäiliötä. Toiset, kuten kivääri kovakuoriaiset, ylläpitävät kehonsa ympärillä pysyvää ilmakalvoa. Nämä vesierohyönteiset on suojattu mesh-tyyppisellä karvaverkolla, joka hylkii vettä tarjoamalla heille jatkuvan ilmansyötön, josta happea voidaan vetää. Tämä ilmatilan rakenne, jota kutsutaan plastroniksi, antaa heidän pysyä pysyvästi vedenalaisina.

Gullan, P.J. ja Cranston, P.S. "Hyönteiset: Entomologian ääriviivat, 3. painos." Wiley-Blackwell, 2004

Merritt, Richard W. ja Cummins, Kenneth W. "Johdanto Pohjois-Amerikan ves hyönteisiin." Kendall / Hunt Publishing, 1978

Meyer, John R. "Hengitys vesieliöille. "Entomologian laitos, North Carolina State University (2015).