Класс насекомые дыхательная система кратко

Обновлено: 01.07.2024

Дыхание – это процесс посредством которого обеспечиваются большинство жизненноважных процессов во всех организмах на Земле. Органы дыхания насекомых представляют собой эволюционно совершенную структурную единицу в контексте отражения приспособительных механизмов к образу жизни и условиям среды существования животных.

Дыхательная система наземных насекомых

Одной из основных особенностей системной организации дыхания у наземных насекомых является её трубчатое строение. Большое количество воздухоносных трубок, которые называются трахеями, обволакивают органы и ткани данных живых существ. Концом трахейной структуры является трахейная клетка, от которой в строму органов отходят трахеолы (аналоги капилляров). Воздух, поступая в воздушно-трубчатую систему, проходит в полостях и диффундирует к паренхиматозным клеткам. Дыхание трахеями насекомых позволяет им усваивать большее количество жизненоважного кислорода нежели другим представителям типа членистоногих, которые имеют жаберную дыхательную структуру.

Органы дыхания водных насекомых

Трахейная структурная организация процессов поглощения атмосферного кислорода считается открытой и имеется только у наземных представителей членистоногих, закрытая же дыхательная организация жаберного типа располагается в организме у водных представителей класса Insecta. Трехслойные жабры представляют собой выросты тела насекомого, обитающего в воде. Благодаря данным образования осуществляет фильтрация воды и часть воздуха поступает в отходящие от жабр капилляры (трахеолы), посредством которых кислородом снабжаются остальные ткани данных представителей царства животных.

Стоит отметить, что практически все представители класса Insecta, обитающие в водоемах, реализуют дыхательную функцию посредством кожи.

Например, у водолюбов имеются волоски на брюшной поверхности тела, между которым происходит формирование запаса воздуха, пока данное существо имеет контакт с атмосферным воздухом. Когда водолюб погружается на глубину, он использует данный запас для обеспечения функций своего тела в водных условиях.

Как и чем дышат внутренние паразиты

Паразиты представляют собой организмы, которые реализуют свои процессы жизнедеятельности за счет энергетических субстратов хозяев. Дыхательная система насекомых, являющихся паразитами практически атрофирована, это связано с тем, что она не имеет функционального назначения во время паразитической жизни (факультативной или же облигатной). Существуют два способа поглощения кислорода у существ, ведущих паразитический образ жизни:

посредством крови хозяина, находясь в анаэробных условиях;

посредством собственной слабовыраженной дыхательной системы, находясь в аэробных условиях.

Основным способ дыхания паразитов является поглощение необходимого кислорода, для реализации их витальных функций, из кровяных клеток хозяина. Разрушая эритроциты, паразиты получают необходимый субстрат для реализации синтеза молекул АТФ в митохондриях, которые нужны для того, чтобы продолжать активно паразитировать, размножаться и выполнять другие эволюционно запрограммированные функции.

Стоит отметить, что насекомые, которые паразитируют на поверхности организма хозяина реализуют дыхательную функцию за счет трахейно-трубочной структурной организации дыхания, так как эволюционно необходимость в атрофии органов поглощения атмосферного кислорода у них не возникла.

В заключении, стоит отметить, что представители класса Insecta имеют исключительно уникальную систему поглощения атмосферного кислорода, аналогов которой не существует в животном мире.

Дыхание насекомых – это процесс потребления кислорода, его расходования клетками организма и выделения углекислого газа.

Содержание:

Процесс дыхания у наземных насекомых

Насекомые с открытой трахейной системой, дышащие атмосферным воздухом, получают кислород через дыхальца, проводящие воздух в трахеи, а оттуда – в клетки. Внутрь клеток молекулы О₂ проникают путем диффузии из самых тонких трахей – трахеол. [5]

В простейших случаях

поступление воздуха в дыхальца происходит все время, как и избавление от углекислого газа. В таком постоянном режиме дыхание осуществляется у примитивных насекомых и малоактивных видов, обитающих в условиях высокой влажности. [5]

В засушливых биотопах

У видов, перешедших к обитанию в засушливых биотопах, механизм дыхания несколько усложнен. У активных насекомых с повышенной потребностью в кислороде появляются дыхательные движения, которые нагнетают воздух в трахейную систему и изгоняют его оттуда. Эти движения заключаются в напряжении и расслаблении мышц брюшка, обеспечивающих изменения его объема, что приводит к вентилированию трахей и воздушных мешков.

Видео демонстрирует процесс дыхания у богомола

Работа замыкательных аппаратов дыхалец снижает потери воды в процессе дыхания. [5] (видео)

Ритм дыхательных движений может быть различным и зависит от множества факторов, например, от температуры: у кобылки Melanoplus при 27 градусах осуществляется 25,6 дыхательных движений в минуту, а при 9 градусах их всего 9. Перед полетом многие усиливают свое дыхание, а во время него вдохи и выдохи часто приостанавливаются. [4] У медоносной пчелы в состоянии покоя наблюдается 40 дыхательных движений, а при работе – 120. [1]

Как дышат водные насекомые

У насекомых, обитающих в воде, дыхание осуществляется двумя способами. Это зависит от того, какое строение имеет их трахейная система.

В других случаях дыхание водных насекомых осуществляется атмосферным воздухом. У таких насекомых имеется открытая трахейная система. Они набирают воздух через дыхальца, всплывая к поверхности, а затем опускаются под воду до тех пор, пока его не израсходуют. [5] В связи с этим, у них имеются две особенности строения:

во-первых, развитые воздушные мешки, в которых могут храниться большие порции воздуха,
во-вторых, развитый замыкательный механизм дыхалец, который не пропускает воду внутрь трахейной системы. [4]

У водных насекомых, дышащих атмосферным воздухом, те небольшие запасы кислорода, которые они захватывают с поверхности, должны очень быстро расходоваться, но этого не происходит. Почему? Дело в том, что из воды в воздушные пузырьки диффундирует кислород, и из них же в воду частично уходит углекислый газ. Таким образом, забирая под воду воздух, насекомое получает запас кислорода, который какое-то время сам собой пополняется. Процесс сильно зависит от температуры. Например, клоп Pleaможет жить в кипяченой воде 5-6 часов при теплой температуре и 3 дня при холодной. [4]

Класс насекомые лидирует по числу видов среди всех животных. На настоящее время описано около 1,1 млн. видов насекомых, при том факте, что истинное число видов оценивается от 2 до 8 млн. разными исследователями. Можно смело заявить, что половина (скорее всего, гораздо больше) видов насекомых еще не изучены.

"Насекомые. Они - истинные хозяева земли" - сказал В.М. Песков. Это действительно так, люди - редкое исключение в мире насекомых. Именно они сейчас эволюционно достигли наивысшего расцвета, отлично приспособившись к жизни в среде людей. Так что с точки зрения эволюции мы с вами живем в эру господства насекомых, удивительных существ, сложные инстинкты и поведение многих из которых поражает.

С помощью танца пчелы могут сообщать друг другу, в каком направлении и как далеко от их местоположения находится корм. Если расстояние менее 100 метров, пчела исполняет круговой танец, а если более 100 метров - виляющий танец, в виде восьмерки. Только насекомым свойственна общественная организация, разделение труда между особями.

Насекомых изучает интереснейшая наука - энтомология (от греч. entoma - насекомые и logos - слово, учение), в этой статье мы познакомимся с их общим строением.

Строение насекомых

Тело дифференцировано на голову (5 слившихся сегментов), грудь (3 сегмента) и брюшко (8 сегментов). На голове находится одна пара усиков - антенны, являющиеся органами обоняния и осязания. Полость тела насекомых смешанная (миксоцель), она позволяет во время линьки значительно увеличивать объем тела за счет увеличения давления крови.

Многие насекомые способны к удивительному движению в воздухе - полету. Первая пара крыльев носит названия надкрылья: в полете они не участвуют, это плотные хитинизированные образования, прикрывающие часть груди и брюшка. Вторая пара крыльев принимает непосредственное участие в полете, имеет вид уплощенных перепончатых образований.

Три пары ходильных ног крепятся к груди. Членистая конечность насекомого оканчивается двумя коготками, между которыми иногда располагаются присоски. Конечности насекомых разнятся по выполняемой функции, в соответствии с ней получая свои названия: копательная, бегательная, прыгательная, плавательная, собирательная.

Тело насекомых, как и всех членистоногих, покрыто хитиновой кутикулой - наружным скелетом. Эта плотная оболочка насекомого сдерживает рост. Запомните, что насекомые активно растут только в личиночной стадии и в период линьки, когда хитиновый покров до конца не сформирован или сброшен.

Состоит из переднего, среднего и заднего отделов. К переднему отделу относятся рот, глотка, пищевод, который часто имеет расширение - зоб, желудок. После желудка начинается средний отдел - кишечник, от которого отходят многочисленные слепо заканчивающиеся выросты, увеличивающие всасывательную поверхность. В заднем отделе кишечника происходит формирование экскрементов и всасывание воды, заканчивается задняя кишка анальным отверстием.

Особо необходимо отметить развитую мускулатуру желудка, который называется - мускульный. В нем происходит дополнительное перетирание пищи. После этого пищевые частицы расщепляются до мономеров, которые всасываются кишкой и попадают в гемолимфу. С ее током питательные вещества достигают внутренних органов и тканей.

У большинства насекомых имеются слюнные железы. Насекомые обладают самыми разнообразными сложноустроенными ротовыми аппаратами. Строение ротового аппарата отражает способ питания. Ниже вы видите таблицу, отражающую многообразие ротовых аппаратов у насекомых.

Дыхательная система представлена сильно разветвленной системой трахей, которые выполняют функцию наружного дыхания. На голове, груди и брюшке у насекомых находятся дыхальца (стигмы) - дыхательные отверстия, которыми трахеи открываются во внешнюю среду.

Кровеносная система не переносит кислород, так что функция его доставки целиком принадлежит трахеям, которые ветвятся на тонкие трубочки (трахеолы) и подходят к небольшим группам клеток. У части быстролетающих насекомых (мухи, пчелы) трахеи образуют расширенные участки - воздушные мешки, которые улучшают вентиляцию трахейной системы и уменьшают удельный вес тела

Для насекомых характерен незамкнутый (лакунарный) тип кровеносной системы. Кровь свободно движется по лакунам (синусам), непосредственно омывая внутренние органы и ткани. Функцию сердца выполняет спинной сосуд: благодаря его сокращениям кровь перекачивается из задней части тела в переднюю.

Функционирование сосуда-сердца схоже с таковым у ракообразных. В момент расслабления сосуда-сердца через отверстия (остии) кровь наполняет его, а в момент сокращения (систолы) кровь выталкивается в артерии, затем попадает в полость тела, омывает органы и ткани.

Внутреннюю среду насекомых составляет гемолимфа, представляющая собой бесцветную или желтоватую жидкость. В гемолимфу из кишечника всасываются питательные вещества, после чего доставляются к клеткам организма. В нее же удаляются побочные продукты обмена веществ.

Органы выделения представлены мальпигиевыми сосудами (в честь итал. биолога и врача - Марчелло Мальпиги). Это длинные трубчатые выросты насекомых и паукообразных, которые расположены на границе средней и задней кишки.

Как вы помните, перед насекомыми стоит сложная задача: максимально сохранить воду в организме. Мальпигиевы сосуды этому способствуют: в них поступают продукты обмена веществ из гемолимфы в виде суспензии. По мере продвижения по мальпигиевым сосудам, из суспензии всасывается вся вода обратно в гемолимфу, а продукты обмена веществ (кристаллы мочевой кислоты) в сухом виде поступают в кишку и выводятся из организма с экскрементами.

К органам выделения также относится жировое тело. Жировое тело - образование мезодермального происхождения, содержащие запасы питательных веществ, которые постоянно расходуются организмом. В жировом теле могут накапливаться и продукты обмена веществ: продукты распада, что нейтрализует их токсическое действие.

Тип нервной системы насекомых - узловой. Состоит она из головного мозга (надглоточного ганглия), подглоточного ганглия и брюшной нервной цепочки.

Головной мозг имеет сложное строение, образован в результате слияния 3 ганглиев и состоит соответственно из 3 отделов: переднего, среднего и заднего. От мозга отходят нервные тяжи - коннективы, которые направляются к подглоточному ганглию, в совокупности образуя окологлоточное нервное кольцо.

Наиболее развитые ганглии в брюшной нервной цепочке находятся в груди, так как они иннервируют сложную работу конечностей и крыльев. Узлы распределены неравномерно: 3 ганглия находятся в груди, 8 - в брюшке.

Органы чувств развиты хорошо. Глаза простые или сложные (фасеточные), одна пара усиков (антенн), на которых располагаются органы обоняния и осязания. Имеются органы вкуса, локализующиеся на щупиках нижней губы и нижней челюсти.

Такое прогрессивное развитие нервной системы заложило фундамент для появления у насекомых сложнейших и удивительных рефлексов. Среди всех беспозвоночных только насекомые отличаются общественным (социальным) образом жизни: они совместно строят гнездо, ухаживают за потомством, разделяют обязанности среди членов семьи. Общественными насекомыми являются пчелы, осы, муравьи, шмели.

Заметим, что в переднем отделе мозга расположены грибовидные тела, ассоциативные центры головного мозга. Особенно хорошо развиты грибовидные тела у насекомых, ведущих общественный образ жизни, что связано с их сложным поведением.

Насекомые раздельнополы, гермафродиты среди них встречаются очень редко. Часто встречается хорошо выраженный половой диморфизм - внешние различия между самцом и самкой.

Половые железы парные: у мужских особей - семенники, у женских - яичники. От семенников и яичников соответственно отходят семяпроводы и яйцеводы, впадающие в семяизвергательный канал и влагалище. Оплодотворение у насекомых внутреннее: с помощью совокупительных органов семя вводится самцом в половые пути самки.

Развитие может быть прямым или непрямым. Запомните, что у всех насекомых развитие непрямое.

Непрямое развитие может протекать с метаморфозом (от греч. metamorphosis - превращение) - полное превращение, или без него - неполное превращение.

Метаморфоз - глубокое преобразование строения организма, переход из одной формы в другую, сопровождающийся появлением новых элементов строения и функций.

Как заметно из схемы выше, неполное и полное превращение отличаются наличием стадии куколки, это именно та стадия, в которую и происходит метаморфоз. О том, для каких насекомых характерно развитие с метаморфозом, а для каких нет - вы узнаете из следующей статьи.

Классический пример метаморфоза - превращение гусеницы в бабочку. В коконе (стадия куколки) в организме гусеницы происходит растворение практически всех тканей, за исключением нервной и кровеносной систем. В результате такого метаморфоза образуется новый организм - бабочка, сильно отличающаяся от гусеницы.

Логично предположить, что у насекомых с неполным превращением личинка напоминает взрослую особь, но меньше ее в размерах. У насекомых с полным превращением, которое сопровождается метаморфозом (гусеница становится бабочкой), личинка совершенно не похожа на взрослую особь, разительно отличается от нее по строению и функциям.

Особо необходимо отметить партеногенез. Партеногенез (от греческого parthenos - дева, девственница и genesis - рождение) - одна из форм полового размножения, при котором новый организм развивается из яйцеклетки без ее оплодотворения. Поскольку мужская гамета не участвует в данном процессе, генотип потомства содержит исключительно гены матери.

Партеногенез встречается у следующих насекомых: тли, муравьи, пчелы, осы, шмели, тутовый шелкопряд. Партеногенез относится именно к половому (а не бесполому) типу размножения, поскольку новый организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки (женской гаметы). Данный процесс играет важную роль: он значительно увеличивает темпы роста популяции, регулирует соотношение женских и мужских особей, обеспечивает продолжение существования вида.

Искусственный партеногенез у тутового шелкопряда впервые был получен А.А. Тихомировым в 1886 году, а практика развита Б.Л. Астауровым, который придумал искусственный способ получения самцов тутового шелкопряда, дающих повышенный выход ценного материала - шелкового волокна высокого качества.

Значение насекомых

Являются опылителями цветковых растений, в числе которых много культурных видов, употребляемых человеком в пищу
Являются звеном в цепи питания (консументы)
Регулируют численность других насекомых
Участвуют в почвообразовании: способствуют разложению растительных останков, прокладывают в почве ходы, роют норки
Производство шелка: как и 4000 лет назад, сегодня для получения шелка используют коконы тутового шелкопряда
Способствуют разложению останков животных: мясные мухи питаются падалью (трупами животных)
Производство меда: почти во всех странах мира разводят медоносных пчел (пчеловодство)

Некоторые насекомые определенно приносят человеку больше вреда, чем пользы:

Часть является кровососущими эктопаразитами человека и животных - комары, вши, клопы, блохи
Переносят инфекционные заболевания - малярия (комары), лейшманиозы (москиты), сыпной и возвратный тиф (вши), чума (блохи), дизентерия (мухи, тараканы)
Личинки насекомых, а также взрослый особи (имаго) наносят значительный вред сельскохозяйственным культурам (саранча, жуки, тли)

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

насекомые дышат через трахею. Это доставляет животному кислород и удаляет углекислый газ из его обмена веществ..

Насекомые, как и люди, нуждаются в кислороде, чтобы жить и выделять углекислый газ, но, тем не менее, нельзя сказать, что насекомые дышат так, как их понимают люди..

У насекомых не хватает легких или жабр, чтобы получать кислород из воздуха или воды. Они также не транспортируют кислород через свои системы кровообращения. Вам также может быть интересно узнать больше о дыхании трахеи: характеристика и примеры животных.

Дыхание насекомых: трахеальная система

Насекомые поглощают воздух через небольшие отверстия, которые закрывают нижнюю часть их тел, называемую дыхальцами, или дыхательные поры. Они открываются, когда насекомое расширяет мышцы живота, и закрываются, когда насекомое сокращает мышцы живота..

Когда воздух входит в дыхательные пути, он движется через трахеальную систему, образованную обширной сетью очень тонких трубок, которые проходят по всему телу насекомого..

При разветвлении эти трахеи истончаются, проникая во все ткани, достигая клеток. Это похоже на то, что происходит у людей в отношении кровеносных капилляров.

Насекомые дышат диффузией

Обмен газами, или то, что мы понимаем как дыхание, в основном осуществляется путем диффузии через клеточные стенки, доставляя кислород непосредственно к различным тканям организма..

Воздух, который попадает в трахеи через диффузию, распределяется по всем тканям, достигающим клеток, поставляя необходимый кислород, в то же время собирая избыток углекислого газа, который выводится через дыхальца..

Это объясняет движение газов. Кроме того, в некоторой степени насекомые способны контролировать свое дыхание. Насекомое открывает и закрывает дыхальца, используя сокращения мышц.

Насекомое, живущее в сухой и пустынной среде, будет держать клапаны дыхательных путей закрытыми, чтобы предотвратить потерю влаги..

Насекомые также могут прокачивать мышцы через свои тела, чтобы нагнетать воздух через трубки трахеи, тем самым ускоряя поступление кислорода.

В жару или под стрессом насекомые могут даже выпустить воздух, попеременно открывая различные дыхательные пути и используя мышцы для расширения или сокращения своих тел.

Дыхательная система насекомого очень эффективна для мелких организмов. По мере увеличения размеров тела эффективность снижается. Когда диаметр тела превышает 3 сантиметра, дыхательные потребности не могут быть удовлетворены.

Следовательно, дыхательная система насекомого ограничивает размеры его тела. Следует иметь в виду, что никакая транспортная система, такая как кровь, не участвует в движении кислорода или углекислого газа вокруг тела..

Как дышат водные насекомые??

Хотя в воздухе содержится много кислорода (уровень O2 в воздухе составляет 200 000 частей на миллион), он значительно менее доступен в воде (достигая только 15 частей на миллион). Несмотря на эту респираторную проблему, многие насекомые живут в воде на некоторых этапах своего жизненного цикла..

Большинство насекомых могут выживать под водой в течение длительных периодов времени, закрывая их дыхальца и замедляя их метаболизм, но водные насекомые сделали некоторые специальные приспособления, чтобы выжить под водой.

Водные насекомые, чтобы увеличить поглощение кислорода водой при погружении, используют конструкции, которые эффективно увеличивают поверхность, доступную для газообмена..

Многие насекомые, обитающие в воде, имеют трахейные жабры, крошечные структуры трахеи, которые позволяют им забирать из воды больше кислорода, чем могли бы, в отличие от рыб..

Эти жабры часто встречаются в брюшной полости, но у некоторых насекомых они встречаются в странных и неожиданных местах. У некоторых plecópteros, например, есть анальные жабры, которые похожи на группу волокон, которые простираются от их задних концов. Или, как личинки стрекозы, у которых есть жабры справа.

Некоторые водные беспозвоночные используют дыхательные пигменты для извлечения кислорода из воды. Личинки не кусающих комаров (из семейства хирономид) среди нескольких групп насекомых обладают гемоглобинами, как и позвоночные..

Личинки хирономид, благодаря гемоглобину, имеют ярко-красный цвет, отсюда и название кровавые черви или красные черви.

Эти кровяные черви могут развиваться даже в воде с исключительно низким уровнем кислорода. Они рябят свои тела на грязном дне озер и прудов, насыщая свои гемоглобины кислородом.

Когда они перестают двигаться, гемоглобины выделяют кислород, позволяя им дышать даже в самых загрязненных водных средах.

Однако некоторые насекомые, обитающие в водной среде, получают кислород из воздуха, используя открытую систему трахеи, похожую на наземных насекомых. Некоторые из этих водных насекомых, такие как крысиные хвостовые черви, поддерживают связь с поверхностным воздухом через структуру, подобную структуре водолазной трубки..

Некоторые виды личинок комаров используют запасы кислорода, которые некоторые водные растения хранят под водой, называемые вакуолями..

Кислород является ненужным продуктом вашего дыхательного цикла, но он помогает вам плавать. Личинки комаров используют свои дыхательные трубки, чтобы перфорировать вакуоли и дышать кислородом..

Некоторые жуки и водные насекомые могут нырять, неся с собой временный пузырь воздуха, очень похожий на водолаза, несущего воздушный резервуар..

Другие, как жук Elmidae, из класса жуков, они держат постоянную пленку воздуха вокруг тел.

Эти водные насекомые защищены сетью из мелких сетчатых щетинок (волосков), которые отталкивают воду, обеспечивая постоянное воздушное пространство для извлечения кислорода. Эта структура, называемая пластроном, позволяет постоянно погружать их в воду..

Читайте также: