Hvordan indånder insekter og får de lunger?

Insekter kræver ligesom mennesker ilt for at leve og producere kuldioxid som et affaldsprodukt. Dette er imidlertid, hvor ligheden mellem insektet og menneskets åndedrætssystem væsentlig ender. Insekter har ikke lunger, og de transporterer heller ikke ilt gennem et kredsløbssystem på den måde, som mennesker gør. I stedet for insektens åndedrætssystem er afhængig af en simpel gasudveksling, der bader insektets krop i ilt og uddriver kuldioxidaffaldet.

For insekter kommer luft ind i åndedrætssystemerne gennem en række udvendige åbninger kaldet spirakler. Disse spirakler, der fungerer som muskulære ventiler i nogle insekter, fører til det indre åndedrætssystem, der består af et tæt netværk af rør, der kaldes tracheae.

For at forenkle konceptet med insektens åndedrætssystem skal du tænke på det som en svamp. Svampen har små huller, der gør det muligt for vand inden i at fugte den. På lignende måde tillader spirakelåbningerne luft ind i det indre luftrørssystem, der bader insektets væv med ilt.

Insekter kan til en vis grad kontrollere respiration. De er i stand til at åbne og lukke deres spirakler via muskelsammentrækninger. For eksempel kan et insekt, der bor i et ørkenmiljø, holde sine spirakelventiler lukket for at forhindre tab af fugt. Dette opnås ved at samle muskler, der omgiver spiralen. For at åbne spiraklen slapper musklerne af.

Insekter kan også pumpe muskler for at tvinge luft ned i luftrørene og dermed fremskynde tilførslen af ​​ilt. I tilfælde af varme eller stress kan insekter endda lufte luft ved skiftevis at åbne forskellige spirakler og bruge muskler til at udvide eller sammensætte deres kroppe. Hastigheden af ​​gasdiffusion - eller oversvømmelse af det indre hulrum med luft - kan imidlertid ikke kontrolleres. På grund af denne begrænsning, så længe insekter fortsætter med at trække vejret ved hjælp af et spirakel- og luftrørssystem, med hensyn til evolution, er det ikke sandsynligt, at de bliver meget større, end de er nu.

Mens ilt er rigeligt i luften (200.000 dele pr. Million), er det betydeligt mindre tilgængeligt i vand (15 dele pr. Million i koldt, flydende vand). På trods af denne åndedrætsudfordring lever mange insekter i vand i mindst nogle stadier af deres livscyklus.

Hvordan får vandlevende insekter det ilt, de har brug for, mens de er nedsænket? For at øge deres iltoptagelse i vand bruger alle undtagen de mindste akvatiske insekter innovative strukturer - som f.eks gillsystemer og strukturer, der ligner menneskelige snorkler og dykkeudstyr - for at trække ilt ind og tvinge kuldioxid ud.

Mange insekter, der bor i vandet, har luftrørsområder, som er lagdelte udvidelser af deres kroppe, der gør det muligt for dem at indtage større mængder ilt fra vandet. Disse gæller er ofte placeret på maven, men i nogle insekter findes de på ulige og uventede steder. Nogle slørvingerhar for eksempel anale gæller, der ligner en klynge filamenter, der strækker sig fra bagenden. Guldsmed nymfer har gæller inde i deres rektum.

Hemoglobin kan lette opsamlingen af ​​iltmolekyler fra vandet. Ikke-bidende midge larver fra Chironomidae familie og et par andre insektgrupper besidder hæmoglobin, ligesom hvirveldyr gør. Chironomidlarver kaldes ofte blodorme, fordi hæmoglobinet overtræder dem med en lys rød farve. Blodorm kan trives i vand med usædvanligt lave iltniveauer. Ved at bule deres kroppe i de mudrede bunden af ​​søer og damme, er blodorme i stand til at mætte hæmoglobinet med ilt. Når de holder op med at bevæge sig, frigiver hæmoglobinet ilt, hvilket giver dem mulighed for at trække vejret ind endda mest forurenede akvatiske miljøer. Denne backup-iltforsyning kan kun vare et par minutter, men det er normalt længe nok til, at insektet flytter til mere oxygeneret vand.

Nogle vandlevende insekter, såsom rotte-halede kanter, opretholder en forbindelse med luft på overfladen gennem en snorkellignende struktur. Et par få insekter har ændrede spirakler, der kan gennembore de neddykkede dele af akvatiske planter og tage ilt fra luftkanaler inden for deres rødder eller stængler.

Visse akvatiske biller og ægte bugs kan dykke ved at bære en midlertidig boble af luft med sig, ligesom en SCUBA dykker bærer en luftbeholder. Andre opretholder ligesom riffelbagager en permanent film af luft omkring deres kroppe. Disse akvatiske insekter er beskyttet af et mesh-lignende netværk af hår, der frastøder vand og giver dem en konstant luftforsyning, hvorfra man kan trække ilt. Denne luftrumstruktur, kaldet en plastron, gør det muligt for dem at forblive permanent nedsænket.

Gullan, P.J. og Cranston, P.S. "Insekterne: En oversigt over entomologi, 3. udgave." Wiley-Blackwell, 2004

Merritt, Richard W. og Cummins, Kenneth W. "En introduktion til akvatiske insekter i Nordamerika." Kendall / Hunt Publishing, 1978

Meyer, John R. "Respiration hos akvatiske insekter. "Institut for Entomology, North Carolina State University (2015).