Hvordan puster insekter?

Luftveiene til insekter

Getty Images/Oxford Scientific/Larry Crowhurst

Insekter, som mennesker, krever oksygen for å leve og produserer karbondioksid som et avfallsprodukt. Det er imidlertid der likheten mellom insektet og menneskelige luftveier i hovedsak slutter. Insekter har ikke lunger, og transporterer heller ikke oksygen gjennom et sirkulasjonssystem på den måten som mennesker gjør. I stedet insekts luftveier er avhengig av en enkel gassutveksling som bader insektets kropp i oksygen og driver ut karbondioksidavfallet.

Insekts luftveier

For insekter kommer luft inn i luftveiene gjennom en rekke eksterne åpninger kalt spirakler. Disse spiraklene, som fungerer som muskelklaffer hos noen insekter, fører til det indre luftveiene som består av et tett nettverk av rør kalt tracheae.

For å forenkle konseptet med insektets luftveier, tenk på det som en svamp. Svampen har små hull som lar vann inni fukte den. På samme måte lar spirakelåpningene luft komme inn i det indre luftrørsystemet som bader insektets vev med oksygen. Karbondioksid , et metabolsk avfall, kommer ut av kroppen gjennom spiraklene

Hvordan kontrollerer insekter respirasjonen?

Insekter kan til en viss grad kontrollere respirasjonen. De er i stand til å åpne og lukke spirakler via muskelsammentrekninger. For eksempel kan et insekt som lever i et ørkenmiljø holde spirakelventilene lukket for å forhindre tap av fuktighet. Dette oppnås ved å trekke sammen muskler rundt spirakelen. For å åpne spirakelen slapper musklene av.

Insekter kan også pumpe muskler for å tvinge luft ned i luftrøret, og dermed fremskynde tilførselen av oksygen. I tilfeller av varme eller stress kan insekter til og med lufte ut luft ved vekselvis å åpne forskjellige spirakler og bruke muskler til å utvide eller trekke sammen kroppen. Hastigheten av gassdiffusjon – eller oversvømmelse av det indre hulrommet med luft – kan imidlertid ikke kontrolleres. På grunn av denne begrensningen, så lenge insekter fortsetter å puste ved hjelp av et spirakel- og luftrørssystem, når det gjelder evolusjon, vil de sannsynligvis ikke bli mye større enn de er nå.

Hvordan puster vannlevende insekter?

Mens oksygen er rikelig i luften (200 000 deler per million), er det betydelig mindre tilgjengelig i vann (15 deler per million i kjølig, rennende vann). Til tross for denne åndedrettsutfordringen lever mange insekter i vann i minst noen stadier av livssyklusen.

Hvordan får vannlevende insekter oksygenet de trenger mens de er nedsenket? For å øke oksygenopptaket i vann, bruker alle unntatt de minste akvatiske insektene innovative strukturer - som gjellesystemer og strukturer som ligner på menneskelige snorkler og dykkeutstyr - for å trekke oksygen inn og tvinge karbondioksid ut.

Insekter med gjeller

Mange vannlevende insekter har trakeal gjeller, som er lagdelte forlengelser av kroppene deres som gjør dem i stand til å ta inn større mengder oksygen fra vann. Disse gjellene er oftest plassert på magen, men hos noen insekter finnes de på rare og uventede steder. Noen steinfluer , for eksempel, har analgjeler som ser ut som en klynge av filamenter som strekker seg fra bakenden. Dragonfly nymfer har gjeller inne i endetarmen.

Hemoglobin kan fange oksygen

Hemoglobin kan lette fangsten av oksygenmolekyler fra vannet. Ikke-bitende mygglarver fra Chironomidae familie og noen få andre insektgrupper har hemoglobin, omtrent som virveldyr gjør. Chironomid-larver kalles ofte blodorm fordi hemoglobinet gir dem en lys rød farge. Blodorm kan trives i vann med eksepsjonelt lave oksygennivåer. Ved å bølge kroppen deres i gjørmete bunner av innsjøer og dammer, er blodorm i stand til å mette hemoglobinet med oksygen. Når de slutter å bevege seg, frigjør hemoglobinet oksygen, slik at de kan puste inn selv mestforurensede vannmiljøer. Denne reserveoksygentilførselen varer kanskje bare noen få minutter, men den er vanligvis lang nok til at insektet kan flytte til mer oksygenrikt vann.

Snorkelsystem

Noen akvatiske insekter, som for eksempel rottehalemark, opprettholder en forbindelse med luft på overflaten gjennom en snorkellignende struktur. Noen få insekter har modifiserte spirakler som kan gjennombore de nedsenkede delene av vannplanter og ta oksygen fra luftkanaler i røttene eller stilkene deres.

Dykking

Visse vannlevende biller og ekte insekter kan dykke ved å bære en midlertidig luftboble med seg, omtrent som en dykker bærer en lufttank. Andre, som riffle biller, opprettholder en permanent film av luft rundt kroppen. Disse vannlevende insektene er beskyttet av et netting-lignende nettverk av hår som avviser vann, og gir dem en konstant lufttilførsel som de kan trekke oksygen fra. Denne luftromsstrukturen, kalt en plastron, gjør at de kan forbli permanent nedsenket.

Kilder

Gullan, P.J. (1999). og Cranston, P.S. 'Insektene: En oversikt over entomologi, 3. utgave.' Wiley-Blackwell, 2004

Merritt, Richard W. og Cummins, Kenneth W. 'En introduksjon til de vannlevende insektene i Nord-Amerika.' Kendall/Hunt Publishing, 1978

Meyer, John R. ' Respirasjon hos vannlevende insekter .' Institutt for entomologi, North Carolina State University (2015).