Дыхательная система

Функция - обеспечение всех тканей и органов кислородом. Строение:

1) дыхательная система состоит из тонких, сильно ветвящихся воздухоносных трубок — трахей, пронизывающих все тело

2) мельчайшие разветвления трахей называются трахеолами (толщина0,3 мкм);

3) трахеи открываются наружу округлыми отверстиями или дыхальцами (стигмами); стигмы располагаются по бокам двух грудных сегментов и восьми брюшных. У ряда высших насекомых, у личинок и куколок число дыхалец может сокращаться до 3 - 4 и даже до одной пары;

4) дыхальца устроены сложно, могут открываться и закрываться за счет особых мышц и имеют аппарат (обычно в виде волосков), фильтрующих воздух.

Процесс дыхания: воздух через дыхальца поступает в трахеи и распространяется путем диффузии по их разветвлениям. Через дыхальца воздух может поступать и благодаря дыхательным движениям брюшка (40 - 120 движений в минуту). В тонкие трахеи воздух поступает за счет замещения содержащейся в них жидкости, диффундирующей в клетки тканей. При обратном поступлении жидкости в трахеолы воздух вытесняется, т.е. происходит вентиляция дыхательной системы. Одновременно удаляются углекислый газ и пары воды.

Необычайное разнообразие форм насекомых является их поразительной особенностью^[2]. Описано более 1 млн видов насекомых^[3], что делает их самым многочисленным классом животных, занимающих всевозможные экологические ниши^[4] и встречающихся повсеместно, включая Антарктиду^[5].

Дыхательная система насекомых ярко отражает их приспособленность к наземному образу жизни. У настоящих водных членистоногих имеется жаберное дыхание, при котором используется кислород, растворенный в воде. Но все большие группы членистоногих, перешедших к жизни на суше, дышат посредством трахей. К трахейнодышащим членистоногим относятся насекомые, многоножки и паукообразные. Но даже некоторые наземные ракообразные (в частности, мокрицы) предприняли попытку перейти к трахейному дыханию.

Трахейная система образована серией впячиваний стенки тела, которые многократно ветвятся до мельчайших трубочек, опутывая все внутренние органы и ткани насекомых. За исключением головы и переднегрудного сегмента, остальные сегменты груди и брюшка насекомых несут по паре сообщающихся с внешней средой отверстий (дыхалец), от которых начинаются трахеи. Дыхальца расположены по бокам сегмента, и каждое служит клапаном, так как снабжено одной или двумя створками, к которым крепятся один-два небольших мускула. Двигая створки, эти мышцы регулируют размер отверстий, а значит и просвет трахей. Трахейные стволы и все их ветвления имеют характерную спиралевидную выстилку из жесткой кутикулы. Поэтому даже мельчайшие трубочки не спадаются, сохраняя просвет и поддерживая циркуляцию кислорода, углекислого газа и водяного пара внутри тела.

Вентиляция дыхательной системы достигается за счет скоординированной работы дыхальцевых клапанов. Например, у саранчи во время вдоха открываются 4 передних дыхальца (два грудных и два первых брюшных), а 6 задних закрываются, затем на время закрываются все дыхальца, после чего следует выдох: 4 передних остаются закрытыми, а 6 задних открываются. У насекомых с плотными покровами вентиляция усилена за счет специальных дыхательных движений, тогда как гусеницы и многие другие мелкие личинки их не производят. Дыхательные движения совершаются большей частью сегментами брюшка, но, например, у плавунца и водолюба в них вовлекаются и грудные сегменты. В большинстве случае активным является сокращение брюшка, т.е. выдох. Оно происходит за счет сокращения систем продольных и поперечных мышц брюшного отдела. Расширение брюшка и вдох часто проходят пассивно в силу эластичности наружных покровов и внутренних органов.

Специальной модификацией трахейной системы являются воздушные мешки (на фото обозначено Sc). У многих хорошо летающих насекомых трахейные стволы образуют расширения, диаметр которых во много раз превышает диаметр этих стволов. Это и есть воздушные мешки. Помимо своего размера, они отличаются от нормальных трахей отсутствием спирального утолщения. Поэтому их полость спадается при выходе из них воздуха. Сжатия и расширения воздушных мешков происходят пассивно под действием мускулатуры, осуществляющей дыхательные движения, при которых меняется объем тела и давление на них передается через кровь и внутренние органы. Воздушные мешки также служат для увеличения объема воздуха, циркулирующего в дыхательной системе, их сравнивают с кузнечными мехами. Они особенно сильно развиты у хорошо летающих насекомых, (например у пчел), тогда как у нелетающих форм (в частности у рабочих муравьев) их размеры заметно меньше.

Дыхательная система представлена трахеями — тонкими трубочками. Они начинаются маленькими отверстиями — дыхальцами, расположенными по бокам брюшка. Трахеи в теле насекомого сильно ветвятся и доставляют кислород воздуха непосредственно ко всем внутренним органам и тканям. По трахеям наружу удаляется углекислый газ. Тараканы периодически сокращают брюшко и вентилируют трахеи.