Биология и медицина

Насекоми: дихателна система

Сложно развита трахеална система служи за дишане (фиг. 340). Отстрани на тялото има до 10 двойки, понякога по-малко, спирали или стигми: те лежат в средата и метаторакса и на 8 сегмента на корема.

Стигмите често са оборудвани със специални заключващи устройства и всеки от тях води до къс напречен канал, а всички напречни канали са свързани помежду си с двойка (или повече) от главните надлъжни трахеални стволове. По-тънкият трахея произхожда от стволовете, многократно се разклонява и заплита всички органи с клоните си. Всяка трахея завършва с терминална клетка с радиално разминаващи се процеси, пронизани от крайните каналчета на трахеята (фиг. 341). Крайните клонове на тази клетка (трахеола) дори проникват в отделни клетки на тялото.

Понякога трахеята образува локални разширения или въздушни торбички, които служат на сухоземните насекоми за подобряване на въздушната вентилация в трахеалната система, а във водните вероятно като резервоари, които увеличават подаването на въздух в тялото на животното.

Трахеите възникват в зародиша на насекомите под формата на дълбоки инвагинации на ектодермата; подобно на останалите ектодермални образувания, те са облицовани с кутикули (фиг. 341). В повърхностния слой на последния се образува спираловидно удебеляване, което придава еластичност на трахеята и предотвратява срутването на стените.

В най-простите случаи потокът на кислород в трахеалната система и отстраняването на въглероден диоксид от нея се осъществява чрез дифузия през постоянно отворени стигми. Това се наблюдава обаче само при неактивни насекоми, живеещи при условия на висока влажност.

Активирането на поведението и преходът към местообитание в безводни биотопи значително усложняват дихателния механизъм. Нарастващата нужда на тялото от кислород се осигурява от появата на специални дихателни движения, състоящи се от отпускане и свиване на корема. В този случай се получава проветряване на трахеалните торбички и основните трахеални стволове. Образуването на устройства за затваряне на стигмата намалява загубата на вода по време на дишането. Тъй като скоростта на дифузия на водната пара е по-ниска от тази на кислорода, при краткотрайно отваряне на стигмите кислородът има време да проникне в трахеалната система и загубите на вода са минимални.

При много ларви на насекоми, живеещи във вода (например водни кончета, майки и др.), Трахеалната система е затворена, тоест няма стигми, докато самата трахеална мрежа е налице. При такива форми кислородът дифундира от водата през трахеалните хриле, ламеларни или храстовидни, тънкостенни израстъци на тялото, проникнати от богата мрежа от трахея (фиг. 342). Най-често трахеалните хриле седят отстрани на част от коремните сегменти (ларви на майката). Кислородът влиза през тънките обвивки на хрилете, навлиза в трахеята и след това се пренася през тялото.

По време на трансформацията на дишащите хриле ларви в възрастно насекомо, живеещо на сушата, хрилете изчезват и стигмите се отварят и трахеалната система от затворена преминава в отворена.

Важна физиологична характеристика на дихателната система на насекомите е както следва. Обикновено кислородът се възприема от животно в определени части на тялото му и оттам се пренася с кръв по цялото тяло. При насекомите въздушните канали проникват в цялото тяло и доставят кислород директно до местата на неговото потребление, тоест до тъканите и клетките, сякаш заместват кръвоносните съдове.