Содержание
Органы дыхания насекомых – чем и как дышат, особенности дыхательной системы кратко (7 класс, биология)
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 109.
Обновлено 1 Ноября, 2021
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 109.
Обновлено 1 Ноября, 2021
Дыхательная система насекомых — достаточно сложная биологическая система, с помощью которой в организме насекомых осуществляется газообмен с окружающей средой. В большинстве случае органы дыхания насекомых представлены множеством сильно ветвящихся трахей, которые пронизывают всё тело. Для водных насекомых и внутренних паразитов характерны иные особенности дыхательной системы.
Процесс дыхания у наземных насекомых
Насекомые относятся к подтипу трахейнодышащие (Tracheata), и само название говорит о способе дыхания. В ходе эволюции у насекомых появились специализированные органы для дыхания — трахеи. Они выглядят как небольшие внутренние трубочки, которые проводят атмосферный воздух к клеткам тела.
Трахейная система имеет сложное строение: трахеи ветвятся на большое количество тончайших трубочек, каждая из которых подходит к небольшой группе клеток. Трахейная система насекомых во многом схожа с системой кровеносных сосудов у позвоночных животных.
В трахеи воздух поступает через дыхальца (стигмы) — небольшие отверстия, расположенные парно по бокам тела насекомых. Регуляция поступления воздуха осуществляется с помощью специальных клапанов.
Рис. 1. Трахейная система насекомых.
От каждого дыхальца отходят три симметричные ветви трахеи:
- Дорзальная — обеспечивает кислородом спинной сосуд и спинную мускулатуру.
- Висцеральная — насыщает кислородом половые органы и пищеварительную систему.
- Вентральная — обслуживает нервную цепочку и брюшную мускулатуру.
Трахеи разветвляются на тончайшие капиллярные трубочки — трахеолы, которые оплетают сетью клетки. Они обеспечивают поступление кислорода в клетки и вывод углекислого газа, который является продуктом отхода клеточного дыхания.
Как дышат водные насекомые
Тот, как и чем дышат насекомые в воде, зависит от строения их трахейной системы. У таких насекомых дыхание осуществляется двумя способами:
- Закрытая трахейная система. В этом случае у насекомых нет наружных отверстий — стигм, и дыхание осуществляется при помощи жабр — выростов на теле, в которых обильно разветвляются трахеи. Тончайшие трахеолы настолько близко расположены к поверхности жабр, что через них начинает происходить газообмен.
- Открытая трахейная система. Насекомые поднимаются на поверхность воды, набирают через дыхальца атмосферный воздух и затем вновь погружаются. Когда кислород полностью расходуется, они вновь всплывают к поверхности. Для таких насекомых характерно наличие воздушных мешков, способных хранить большой объём воздуха, и хорошо развитый замыкательный механизм дыхалец, благодаря которому вода не попадает в трахейную систему.
Рис. 2. Воздушные мешки у насекомых.
Закрытая дыхательная система характерна для многих личинок.
При переходе их к наземному существованию жабры видоизменяются, и трахейная система из закрытой становится открытой.
Дыхание у внутренних паразитов
Для большинства паразитов характерно примитивное внутреннее строение, с отсутствием трахейной системы. Газообмен осуществляется за счёт кожного дыхания. Насекомые-паразиты дышат всей поверхностью тела или при помощи специальных образований на теле. Так, например, личинки мух Apanteles осуществляют газообмен возле образования — хвостового пузыря, а личинки желудочного овода лошади используют для этой цели особый красный орган.
Рис. 3. Дыхание насекомых-паразитов.
Кратко об органах дыхания насекомых можно подготовить доклад по биологии для 7 класса.
Что мы узнали?
Для большинства насекомых характерен трахейный тип дыхательной системы. Воздух поступает через особые отверстия на теле — дыхальца, и через трахеи и трахеолы обогащают кислородом все клетки тела. У насекомых, живущих в воде, для газообмена есть примитивные жабры или воздушные мешки.
Для насекомых-паразитов характерно кожное дыхание.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 109.
А какая ваша оценка?
Анатомия и физиология насекомых. Органы дыхания
Строение трахейной системы. Дыхание насекомых осуществляется через систему трахей, распространенных по всему телу, реже — через поверхность кожных покровов. Трахеи представлены полыми трубками, выстланными хитином в виде спиральных утолщений, препятствующих спаданию трахей при движении и изгибах тела. Трахеи разветвляются на мельчайшие капилляры — трахеолы диаметром менее 1 мкм, доставляющие кислород воздуха непосредственно к тканям и клеткам тела.
Снаружи трахеи открываются парными дыхальцами, расположенными по бокам тела. У большинства взрослых насекомых и у личинок насекомых с неполным превращением развито десять пар дыхалец — две пары на груди и восемь пар на брюшке.
Но у ряда групп высших насекомых и особенно их личинок и куколок число дыхалец сокращается или они отсутствуют (первичнобескрылые, личинки паразитических и водных насекомых). У прямокрылых, жуков, пчелиных, двукрылых и некоторых других летающих насекомых развиты воздушные мешки, представляющие местное расширение трахейных стволов, идущих от дыхалец. Они лишены спиральных утолщений, и полость их может спадаться при выдохе воздуха.
Дыхание. Поступление воздуха в трахейную систему происходит чаще всего активно, с помощью дыхательных движений. При этом те или иные дыхальца открываются или закрываются, выполняя вдох или выдох. Ритм дыхательных движений зависит от вида насекомого, его состояния и внешних условий. Так, медоносная пчела в покое совершает около 40 дыхательных движений в 1 мин, а в движении — до 120; у некоторых саранчовых увеличение их числа от 6 до 26 и более происходит при повышении температуры среды от 0 °С до 27 °С и выше.
У многих видов насекомых воздух вдыхается через грудные и выдыхается через брюшные дыхальца.
Ритм работы дыхалец связан с дыхательными движениями брюшка; при повышении и понижении давления воздуха, вызываемых этими движениями, одни дыхальца открываются наружу, другие — внутрь тела насекомого. Однако под влиянием больших доз углекислого газа, различных ядов, а иногда и без видимых причин циркуляция воздуха может измениться, т. е. он начинает поступать через брюшные дыхальца и выходить через грудные. Кроме этого, при повышении содержания углекислого газа и недостатке кислорода в окружающей среде дыхальца остаются открытыми более продолжительное время, в связи с чем фумигация помещения против вредителей будет более эффективной.
Дыхание представляет собой окислительный процесс, идущий за счет потребления кислорода и выделения углекислоты. Процесс окисления идет при участии окислительных ферментов — оксидаз и сопровождается постепенным расщеплением молекул расходуемых соединений — углеводов, жиров, белков — и выделением энергии. Расщепление этих соединений в конечном счете завершается образованием углекислого газа и воды, а для белков еще и появлением продуктов распада, связываемых в более безопасные для организма соединения типа мочевины и ее солей.
Таким образом, дыхание сопровождается газообменом. Процесс газообмена характеризуется дыхательным коэффициентом (ДК), представляющим отношение выделенного углекислого газа к общему количеству поглощенного кислорода. По этому показателю можно судить, какие вещества используются в данный момент в качестве источника энергии. При окислении углеводов ДК = 1, при использовании менее окисленных соединений жиров ДК снижается до 0,7, а белков — до 0,77—0,82. Например, при голодании тараканов ДК снижается до 0,65—0,85, что соответствует преимущественному расходованию ранее запасенных жиров.
Другие формы дыхания. Дыхание водных насекомых происходит как за счет атмосферного воздуха, так и за счет использования воздуха, растворенного в воде. Так, жуки-плавунцы, живя в воде, дышат за счет атмосферного воздуха, запасенного под надкрыльями на конце брюшка, и время от времени поднимаются на поверхность для возобновления его запасов. Жуки из рода радужниц добывают атмосферный воздух из воздухоносных сосудов водных растений.
При использовании воздуха, растворенного в воде, насекомые дышат с помощью жабр. Жабры представлены наружными ветвистыми или пластинчатыми образованиями, находящимися на месте отсутствующих дыхалец. Они развиты у личинок поденок, стрекоз, ручейников, некоторых двукрылых. У личинок разнокрылых стрекоз жабры ректальные, т. е. являются внутренними органами и находятся в прямой кишке.
Многие виды первичнобескрылых насекомых и личинки внутренних паразитов, лишенные трахей, дышат непосредственно через кожные покровы. Возможность такого дыхания обеспечивается сравнительно высокой проницаемостью кутикулы для газов. В связи с тем, что диффузия углекислоты через животные ткани совершается в 35 раз быстрее, чем кислорода, до 25% всей выделяемой углекислоты удаляется через кожные покровы и у насекомых, имеющих развитую трахейную систему.
Температура тела. Насекомые относятся к животным с непостоянной температурой тела. Она зависит от интенсивности процессов образования тепла и его отдачи.
Источниками образования тепла у насекомых являются, с одной стороны, процессы обмена веществ в организме, сопровождающиеся выделением тепловой энергии, и лучистая энергия солнца или нагретый им воздух — с другой.
По данным И. Д. Стрельникова, температура тела насекомых, находящихся в покое и не подвергающихся облучению солнцем, примерно равна температуре окружающей среды. В связи с тем, что температурный оптимум для многих видов колеблется около 20…35 °С, насекомые могут в известных пределах регулировать температуру тела за счет изменения мышечной активности (движение, полет) или передвижения на более нагретые или прохладные участки, иногда за счет изменения позы. Известное значение в регуляции температуры тела могут иметь испарение воды с поверхности кожных покровов и вентиляция трахей, особенно с помощью воздушных мешков.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
Дыхательная система | ENT 425 – Общая энтомология
Воздух поступает в тело насекомого через клапанообразные отверстия в экзоскелете.
Эти отверстия (называемые дыхальцами) расположены латерально вдоль грудной клетки и брюшка большинства насекомых — обычно по одной паре дыхалец на сегмент тела. Поток воздуха регулируется небольшими мышцами, которые управляют одним или двумя клапанами внутри каждого дыхальца — сокращаясь, чтобы закрыть дыхальце, или расслабляясь, чтобы открыть его.
Пройдя через дыхальце, воздух поступает в продольный ствол трахеи, в конечном итоге диффундируя по сложной разветвленной сети трахеальных трубок, которые подразделяются на все более и более мелкие диаметры и достигают каждой части тела. На конце каждой ветви трахеи имеется особая клетка ( tracheole ) обеспечивает тонкий, влажный интерфейс для газообмена между атмосферным воздухом и живой клеткой. Кислород в трахеальной трубке сначала растворяется в жидкости трахеолы, а затем диффундирует в цитоплазму соседней клетки. В то же время углекислый газ, образующийся как побочный продукт клеточного дыхания, диффундирует из клетки и, в конечном счете, из организма через систему трахей.
Каждая трубка трахеи развивается как инвагинация эктодермы во время эмбрионального развития. Чтобы предотвратить ее разрушение под давлением, тонкая укрепляющая «проволока» кутикулы (тенидии) спирально вьется через мембранную стенку. Эта конструкция (похожая по структуре на шланг нагревателя в автомобиле или выхлопной канал в сушилке для белья) дает трахеальным трубкам возможность изгибаться и растягиваться без образования перегибов, которые могут ограничивать поток воздуха.
Отсутствие тенидиев в определенных частях трахеальной системы позволяет формировать складные воздушные мешки, шарообразные структуры, которые могут хранить запас воздуха. В сухой земной среде этот временный запас воздуха позволяет насекомому экономить воду, закрывая дыхальца в периоды сильного испарения. Водные насекомые потребляют запасенный воздух, находясь под водой, или используют его для регулирования плавучести. Во время линьки воздушные мешки наполняются и увеличиваются по мере того, как насекомое освобождается от старого экзоскелета и расширяет новый.
Между линьками воздушные мешочки обеспечивают пространство для нового роста — они уменьшаются в объеме, поскольку они сжимаются за счет расширения внутренних органов.
Мелкие насекомые полагаются почти исключительно на пассивную диффузию и физическую активность для движения газов в трахейной системе. Однако более крупным насекомым может потребоваться активная вентиляция трахейной системы (особенно в активном состоянии или в условиях теплового стресса). Они достигают этого, открывая одни дыхальца и закрывая другие, используя мышцы живота для попеременного расширения и сокращения объема тела. Хотя эти пульсирующие движения перегоняют воздух от одного конца тела к другому через продольные стволы трахеи, диффузия по-прежнему важна для распределения кислорода между отдельными клетками через сеть более мелких трахеальных трубок. На самом деле, скорость диффузии газа считается одним из основных ограничивающих факторов (наряду с весом экзоскелета), который не позволяет настоящим насекомым вырасти такими большими, как те, которых мы видим в фильмах ужасов!
Могут ли насекомые дышать в воде?
1 мая 2017 г.
15:03
Сообщение в блоге
Недавняя дождливая погода в Айове побудила людей спросить меня, могут ли насекомые дышать под водой. Короче говоря, большинство насекомых могут выжить под водой (или в насыщенных почвах) в течение короткого времени. Конечно, то, как насекомые могут это сделать, сложно и полно энтомологического жаргона. В чем-то насекомые дышат так же, как и мы, а в чем-то насекомые дышат совершенно иначе.
Чем мы похожи? Насекомые получают кислород из воздуха для питания мышц и тканей. Те насекомые, которые много двигаются, особенно во время полета, нуждаются в большем количестве кислорода, чем сидячие насекомые. В конце концов, насекомые выделяют углекислый газ в виде отходов обратно в воздух.
Чем мы отличаемся? У людей комбинированная система дыхания и кровообращения, в которой кислород переносится кровью к мышцам и тканям в рамках замкнутой системы. У насекомых дыхание отделено от кровеносной системы.
Обмен кислородом и углекислым газом осуществляется через сеть трубок, называемых трахеями. Вместо ноздрей насекомые дышат через отверстия в грудной клетке и брюшке, называемые дыхальцами. Диапаузирующие или неподвижные насекомые имеют низкую скорость метаболизма и нуждаются в меньшем количестве кислорода.
Насекомые обмениваются кислородом и углекислым газом через дыхальца (обведены кружком). Фото Уитни Крэншоу, www.ipmimages.org.
Чем они лучше? У насекомых более эффективная дыхательная система, чем у человека. Они могут поглощать большее количество кислорода, пропорционально размеру тела, чем мы. Большинство насекомых могут открывать и закрывать дыхальца и испытывать «прерывистый газообмен». Какие? В основном насекомые с закрытыми дыхальцами перерабатывают кислород в трахеях и способны выжить без постоянного дыхания. Это огромное преимущество для тех насекомых, которые испытывают стресс, например, почвенные насекомые в условиях гипоксии.