Banyak organisme akuatik memiliki sistem trakea tertutup di mana spirakel tidak berfungsi. Itu tertutup, dan tidak ada "keluar" ke luar di dalamnya. Napas dilakukan dengan bantuan insang - pertumbuhan tubuh, di mana trakea masuk dan bercabang banyak. Trakeol tipis datang begitu dekat dengan permukaan insang sehingga oksigen mulai berdifusi melaluinya. Hal ini memungkinkan beberapa serangga yang hidup di air (larva dan nimfa, lalat batu, lalat capung, capung) melakukan pertukaran gas. Selama transisi mereka ke keberadaan terestrial (berubah menjadi dewasa), insang berkurang, dan sistem trakea dari tertutup menjadi terbuka.

Dalam kasus lain, respirasi serangga air dilakukan oleh udara atmosfer. Serangga ini memiliki sistem trakea terbuka. Mereka mengambil udara melalui spirakel, mengambang ke permukaan, dan kemudian turun ke bawah air sampai habis. Dalam hal ini, mereka memiliki dua fitur struktural:

• pertama, kantung udara yang berkembang, di mana sebagian besar udara dapat disimpan,
• kedua, mekanisme penguncian spirakel yang dikembangkan, yang tidak membiarkan air masuk ke sistem trakea.

Fitur lain juga dimungkinkan. Misalnya, pada larva kumbang renang, spirakel terletak di ujung posterior tubuh. Ketika dia perlu "mengambil napas", dia berenang ke permukaan, mengambil posisi vertikal "terbalik" dan memperlihatkan bagian di mana stigma berada.

Pada larva nyamuk biasa, dari 8 dan 9 segmen perut yang terhubung bersama, tabung pernapasan memanjang ke atas dan ke belakang, di ujungnya batang trakea utama terbuka. Ketika tabung terbuka di atas air, serangga menerima udara melalui celah di batang. Hampir sama, tetapi tabung yang lebih menonjol ditemukan pada larva Eristalis. Formasi ini begitu menonjol di dalamnya sehingga karena kehadirannya dan warna abu-abu dari serangga itu sendiri, larva semacam itu disebut "tikus". Tergantung pada tinggal di kedalaman yang lebih besar atau lebih kecil, ekor "tikus" dapat mengubah panjangnya. (sebuah foto)

Napas perenang dewasa menarik. Mereka telah mengembangkan elytra, dari sisi membungkuk ke bawah dan ke dalam, menuju tubuh. Akibatnya, ketika melayang ke permukaan dengan elytra terlipat, kumbang menangkap gelembung udara yang masuk ke ruang subelytral. Spirakel terbuka di sana. Dengan demikian, perenang memperbaharui pasokan oksigen. Perenang dari genus Dyliscus dapat bertahan di bawah air selama 8 menit antara pendakian, Hyphidrus selama sekitar 14 menit, Hydroporus hingga setengah jam. Setelah embun beku pertama di bawah es, kumbang juga mempertahankan kelangsungan hidupnya. Mereka menemukan gelembung udara di bawah air dan berenang di atasnya sedemikian rupa untuk "mengambil" mereka di bawah elytra.

Di perairan, penyimpanan udara terjadi di antara rambut-rambut yang terletak di bagian perut tubuh. Mereka tidak dibasahi, sehingga pasokan udara terbentuk di antara mereka. Ketika serangga berenang di bawah air, bagian perutnya tampak keperakan karena bantalan udara.

Pada serangga air yang menghirup udara atmosfer, cadangan oksigen kecil yang mereka tangkap dari permukaan harus digunakan dengan sangat cepat, tetapi ini tidak terjadi. Mengapa? Faktanya adalah bahwa oksigen berdifusi dari air ke dalam gelembung udara, dan karbon dioksida sebagian terlepas darinya ke dalam air. Jadi, mengambil udara di bawah air, serangga menerima pasokan oksigen, yang mengisi kembali dirinya sendiri untuk beberapa waktu. Proses ini sangat tergantung pada suhu. Misalnya, kutu Plea dapat hidup di air mendidih selama 5-6 jam pada suhu hangat dan 3 hari pada suhu dingin.

). Di sisi tubuh ada hingga 10 pasang, kadang-kadang kurang, spirakel, atau stigma: mereka terletak di meso- dan metathorax dan pada 8 segmen perut.

Stigma sering dilengkapi dengan alat penutup khusus dan masing-masing mengarah ke saluran melintang pendek, dan semua saluran melintang dihubungkan satu sama lain oleh sepasang (atau lebih) batang trakea longitudinal utama. Trakea yang lebih tipis berasal dari batang, bercabang berkali-kali, dan menjerat semua organ dengan cabangnya. Setiap trakea berakhir dengan sel terminal dengan prosesus divergen radial yang ditembus oleh tubulus terminal trakea (Gbr. 341). Cabang-cabang terminal sel ini (trakeol) menembus bahkan ke dalam sel-sel individual tubuh.

Kadang-kadang trakea membentuk ekstensi lokal, atau kantung udara, yang pada serangga darat berfungsi untuk meningkatkan ventilasi udara dalam sistem trakea, dan pada serangga air, mungkin sebagai reservoir yang meningkatkan suplai udara dalam tubuh hewan.

Trakea muncul pada embrio serangga dalam bentuk tonjolan ektoderm yang dalam; seperti formasi ektodermal lainnya, mereka dilapisi dengan kutikula (Gbr. 341). Pada lapisan permukaan yang terakhir, penebalan spiral terbentuk, yang memberikan elastisitas trakea dan mencegah dinding jatuh.

Dalam kasus yang paling sederhana, oksigen memasuki sistem trakea dan karbon dioksida dikeluarkan darinya melalui difusi melalui stigma yang terus terbuka. Namun, ini diamati hanya pada serangga tidak aktif yang hidup dalam kondisi kelembaban tinggi.

Aktivasi perilaku dan transisi untuk hidup di biotop kering secara signifikan mempersulit mekanisme respirasi. Meningkatnya kebutuhan tubuh akan oksigen disediakan oleh munculnya gerakan pernapasan khusus, yang terdiri dari relaksasi dan kontraksi perut. Dalam hal ini, kantung trakea dan batang trakea utama diberi ventilasi. Pembentukan aparatus penutup pada stigma mengurangi hilangnya air selama respirasi. Karena laju difusi uap air lebih rendah daripada oksigen, ketika stigma dibuka untuk waktu yang singkat, oksigen memiliki waktu untuk menembus ke dalam sistem trakea, dan kehilangan air minimal.

Pada banyak larva serangga yang hidup di air (misalnya capung, capung, dll.), Sistem trakea tertutup, yaitu, tidak ada stigma, sedangkan jaringan trakea itu sendiri ada. Dalam bentuk seperti itu, oksigen berdifusi dari air melalui insang trakea, pertumbuhan tubuh yang pipih atau lebat, berdinding tipis, ditembus oleh jaringan trakea yang kaya (Gbr. 342). Paling sering, insang trakea duduk di sisi bagian dari segmen perut (larva lalat capung). Oksigen masuk melalui penutup tipis insang, masuk ke trakea dan kemudian menyebar ke seluruh tubuh.

Selama transformasi larva penghirup insang menjadi serangga dewasa yang hidup di darat, insang menghilang, dan stigma terbuka dan sistem trakea berubah dari tertutup menjadi terbuka.

Fitur fisiologis penting dari sistem pernapasan serangga adalah sebagai berikut. Biasanya, oksigen dirasakan oleh hewan di bagian-bagian tertentu dari tubuhnya dan dari sana dibawa oleh darah ke seluruh tubuh. Pada serangga, saluran udara menembus ke seluruh tubuh dan mengantarkan oksigen langsung ke tempat konsumsinya, yaitu ke jaringan dan sel, seolah-olah menggantikan pembuluh darah.

Bagaimana serangga bernafas, dan apakah mereka bernafas sama sekali? Struktur tubuh kumbang yang sama berbeda secara signifikan dari anatomi mamalia mana pun. Tidak semua orang tahu tentang ciri-ciri kehidupan serangga, karena sulit untuk mengamati proses ini karena ukuran benda itu sendiri yang kecil. Namun, pertanyaan-pertanyaan ini terkadang muncul - misalnya, ketika seorang anak memasukkan kumbang yang ditangkap ke dalam toples dan bertanya bagaimana memastikan umur panjang dan bahagia untuknya.

Jadi apakah mereka bernafas, bagaimana proses bernafas dilakukan? Apakah mungkin untuk menutup toples dengan rapat agar serangga tidak kabur, apakah akan mati lemas? Pertanyaan-pertanyaan ini ditanyakan oleh banyak orang.

Oksigen, respirasi, dan ukuran serangga

Serangga modern berukuran sangat kecil. Tapi ini adalah makhluk yang sangat purba yang muncul jauh lebih awal daripada makhluk berdarah panas, bahkan sebelum dinosaurus. Pada masa itu, kondisi di planet ini benar-benar berbeda, komposisi atmosfernya juga berbeda. Bahkan menakjubkan bagaimana mereka bisa bertahan jutaan tahun, beradaptasi dengan semua perubahan yang terjadi selama ini di planet ini. Masa kejayaan serangga sudah lewat, dan pada masa itu ketika mereka berada di puncak evolusi, mustahil untuk menyebut mereka kecil.

Fakta yang menarik: sisa-sisa fosil capung membuktikan bahwa di masa lalu ukurannya mencapai setengah meter. Selama masa kejayaan serangga, ada spesies lain yang sangat besar.

Di dunia modern, serangga tidak dapat mencapai ukuran ini, dan yang terbesar adalah individu tropis - iklim yang lembab, panas, dan teroksigenasi memberi mereka lebih banyak peluang untuk berkembang. Secara harfiah semua peneliti yakin bahwa justru sistem pernapasan mereka dengan fitur perangkat spesifiknya yang mencegah serangga berkembang biak di planet ini dalam kondisi saat ini, seperti di masa lalu.

Bahan terkait:

Musuh lebah

Sistem pernapasan serangga

Saat mengklasifikasikan serangga, mereka diklasifikasikan sebagai subtipe pernapasan trakea. Ini sudah menjawab banyak pertanyaan. Pertama, mereka bernapas, dan kedua, mereka melakukannya melalui trakea. Arthropoda juga diklasifikasikan sebagai insang dan chelicerae, yang pertama adalah udang karang dan yang terakhir adalah tungau dan kalajengking. Namun, mari kita kembali ke sistem trakea, karakteristik kumbang, kupu-kupu, dan capung. Sistem trakea mereka sangat kompleks; evolusi telah memolesnya selama lebih dari satu juta tahun. Trakea dibagi menjadi banyak tabung, setiap tabung menuju ke bagian tubuh tertentu - dengan cara yang sama seperti pembuluh darah dan kapiler berdarah panas yang lebih maju, dan bahkan reptil, menyimpang ke seluruh tubuh.

Trakea terisi dengan udara, tetapi ini tidak dilakukan melalui lubang hidung atau mulut, seperti pada vertebrata. Trakea dipenuhi dengan spirakel, ini adalah banyak lubang yang ada di tubuh serangga. Katup khusus bertanggung jawab untuk pertukaran udara, mengisi lubang ini dengan udara, dan menutupnya. Setiap spirakel disuplai oleh tiga cabang trakea, termasuk:

• Ventral untuk sistem saraf dan otot perut,
• Punggung untuk otot punggung dan pembuluh tulang belakang, yang diisi dengan hemolimfa,
• Visceral, yang bekerja pada organ reproduksi dan pencernaan.

Bahan terkait:

Jenis utama kupu-kupu diurnal di Rusia

Trakea di ujungnya berubah menjadi trakea - tabung yang sangat tipis yang mengepang setiap sel tubuh serangga, memberikannya aliran oksigen. Ketebalan trakeol tidak melebihi 1 mikrometer. Beginilah cara sistem pernapasan serangga diatur, sehingga oksigen dapat beredar di dalam tubuhnya, mencapai setiap sel.

Tetapi hanya serangga yang merangkak atau terbang rendah yang memiliki perangkat primitif seperti itu. Selebaran, seperti lebah, juga memiliki kantung udara seperti burung selain paru-paru. Mereka terletak di sepanjang batang trakea, selama penerbangan mereka dapat berkontraksi dan mengembang lagi untuk memberikan aliran udara maksimum ke masing-masing sel. Selain itu, serangga unggas air memiliki sistem penahan udara di tubuhnya atau di bawah perut dalam bentuk gelembung - ini berlaku untuk kumbang renang, gegat, dan lain-lain.

Bagaimana larva serangga bernafas?

Kebanyakan larva dilahirkan dengan spirakel; ini berlaku terutama untuk serangga yang hidup di permukaan bumi. Larva air memiliki insang yang memungkinkan mereka untuk bernapas di bawah air. Insang trakea dapat ditemukan baik di permukaan tubuh maupun di dalamnya - bahkan di usus. Selain itu, banyak larva yang mampu menerima oksigen ke seluruh permukaan tubuhnya.