Что такое дыхальца у насекомых
ДЫХАЛЬЦА
Смотреть что такое «ДЫХАЛЬЦА» в других словарях:
ДЫХАЛЬЦА — (стигмы), наружные дыхательные отверстия легких или ТРАХЕЙ у насекомых и пауков. Через дыхальце воздух проникает в крупные трахейные стволы. У многих взрослых насекомых с неполным превращением 10 пар дыхальцев 2 пары грудных и 8 пар брюшных.… … Научно-технический энциклопедический словарь
ДЫХАЛЬЦА — ДЫХАЛЬЦА, лец, ед. дыхальце, а, ср. (спец.). Наружные отверстия для дыхания у нек рых членистоногих. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Дыхальца — или стигмы (stigmata) см. Трахеи … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
дыхальца в биологии — см. Стигмы … Большой медицинский словарь
Воздухоносные трубочки или трахеи — встречаются как органы дыхания в нескольких классах членистоногих животных, именно у паукообразных (Arachnoidea), первичнотрахейных (Protracheata s. Onychophora), многоножек (Myriapoda) и насекомых (Hexapoda, Insecta). У насекомых, где трахеи… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Насекомые* — (In secta s. Hexapoda) составляют один из классов типа суставчатоногих (членистоногих; Arthropoda), подтипа трахейных (Tracheata). Они могут быть коротко охарактеризованы, как трахейные суставчатоногие с телом, разделенным на голову, грудь и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Воздухоносные трубочки, или трахеи — встречаются как органы дыхания в нескольких классах членистоногих животных, именно у паукообразных (Arachnoidea), первичнотрахейных (Protracheata s. Onychophora), многоножек (Myriapoda) и насекомых (Hexapoda, Insecta). У насекомых, где трахеи… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Насекомые — (In secta s. Hexapoda) составляют один из классов типа суставчатоногих (членистоногих; Arthropoda), подтипа трахейных (Tracheata). Они могут быть коротко охарактеризованы, как трахейные суставчатоногие с телом, разделенным на голову, грудь и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
МУХИ СЕРЫЕ МЯСНЫЕ — (Sarcophagidae). Муха саркофага заметно отличается от люцилии по внешнему облику, но образ жизни у нее тот же. Это пепельно серая муха с бурыми полосками на спине и серебристым отливом на брюшке, украшенном шашечным рисунком. Она крупнее люцилии … Жизнь насекомых
Подотряд Короткоусые круглошовные двукрылые (Brachycera Cyclorrhapha) — Типичные мухи с коротким компактным телом и широкими сильными крыльями. Их антенны укороченные, 3 члениковые, со щетинкой на третьем членике. Головная капсула личинок полностью редуцирована, сохраняются лишь ротовые крючки. Личиночная… … Биологическая энциклопедия
Дыхальца
Дыхальца (или стигмы) – Отверстия, расположенные на боковых поверхностях тела насекомых и ведущие в органы дыхания – трахеи.
Брюшные дыхальца цикады
1 – брюшко, 2 – третья пара ног, 3 – дыхальца.
Строение
Если осмотреть тело любого насекомого, ряды дыхалец заметны у него сбоку, симметрично на обеих сторонах груди и брюшка насекомого. Как правило, они имеют довольно небольшой размер (у кого-то их вообще можно рассмотреть с большим трудом) и представлены в виде углублений. Их форма бывает округлой, треугольной, овальной, щелевидной или многогранной. [3]
В области их расположения цвет груди и брюшка может быть таким же, как везде, или отличаться. Как правило, вокруг дыхалец наружная капсула тела темнее. [3]
У имаго, как правило, 10 пар дыхалец. Первая пара расположена на среднегруди, вторая открывается на заднегруди, остальные попарно лежат на каждом членике брюшка. [3]
Чем более высокоразвитым является насекомое, тем сложнее устроена его дыхательная система. К примеру, у пчел воздух входит через передние пары стигм и, пройдя через сложную систему трахей, выходит через задние. [1]
У самых примитивных насекомых стигмы открыты всегда. Через них все время циркулирует воздух, наполняя гемолимфу кислородом. При этом насекомое не дышит в привычном понимании этого слова, а просто постоянно осуществляет газообмен. Это присуще видам, которые не отличаются большой подвижностью, ведут наземный образ жизни и живут возле водоемов. Увлажненный воздух с легкостью диффундирует в кровь, не требуя каких-то особых приспособлений для улучшения качества этого процесса. [3]
В более сложных случаях дыхальца могут быть дополнены особым замыкательным аппаратом, благодаря чему поток входящего и выходящего воздуха регулируется. Это сопровождается работой дыхательных мышц, которые сжимают и растягивают брюшко, обеспечивая циркуляцию воздуха через трахеи и осуществляя полноценный акт дыхания. Кроме замыкательного аппарата, у многих также есть своеобразная фильтрационная решетка, предохраняющая трахеи от попадания мелких частиц пыли, пыльцы и других загрязнений. [2]
Дыхальца у гусеницы
1 – грудные дыхальца, 2 – брюшные дыхальца.
Лучше всего стигмы заметны у гусениц – во-первых, у них они обычно больше, чем у взрослых особей, а во-вторых, нередко выделены цветом. Иногда эти отверстия могут быть прикрыты пучками волосков, которые механически очищают вдыхаемый воздух. [1] (фото)
На протяжении развития насекомого строение и количество дыхалец может меняться. Например, у личинок Жесткокрылых стигм больше, нежели у взрослых особей, а, личиночные формы мух имеют только одну пару стигм, смещенную на задний конец тела. Личинки поденок и стрекоз, обитающие в воде, несут вместо них специальные выросты – трахейные жабры, через которые они и получают кислород. [2]
Функции дыхалец
Если искать аналоги этих органов у более высокоразвитых позвоночных животных, то отверстия дыхалец можно сравнить с дыхательными путями. Правда, в сравнении с последними, стигмы в чем-то даже более совершенны: у некоторых насекомых они не только проводят воздух, но и регулируют его поток. Таким образом, дыхальца имеют большое значение в осуществлении газообмена. [2]
Близкие статьи
Усовершенствованная анатомия высокоразвитых и активных насекомых обеспечивает их широкое расселение. Оказывается, замыкательный аппарат стигм нужен не только для того, чтобы дозировать порции вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, но и для сокращения потери влаги. Таким образом, Жуки, Чешуекрылые, Перепончатокрылые и многие другие виды приобретают возможность жить в засушливых регионах, не испытывая никакого ущерба от снижения «качества» воздуха. [2]
Трахейная система
Трахейная система насекомых – cистема внутренних структур, при помощи которых насекомое может осуществлять функцию дыхания.
Дыхальце
Дыхальце на теле личинки шелкопряда (большое увеличение)
Дыхальца
Дыхальца, или стигмы – это симметричные отверстия, расположенные на груди и брюшке насекомых и ведущие в трахейную систему. Они имеют округлую, овальную, треугольную или другую форму, могут отличаться по цвету от окружающих покровов. (фото) У разных насекомых дыхальца устроены с разной степенью сложности. Примитивные группы отличаются тем, что у них стигмы всегда открыты, а у более высокоразвитых форм они характеризуются наличием фильтрационной решетки и замыкательного механизма. Более подробно об этом можно почитать в статье «Дыхальца». [3]
Трахейная система насекомых
1 – щупик; 2 – антенна, 3 – головной мозг;
4 – нервная цепочка, 5 – дыхальце; 6 – нога,
7 – главный трахейный ствол;
8 – ветвь трахеи, подходящая к дыхальцу;
9 – вентральная ветвь трахейного ствола;
10 – висцеральная ветвь трахейного ствола
Строение трахейной системы
У большинства насекомых она представлена в виде открытой системы трахей: внутренних трубочек, которые проводят воздух в организм, доставляя его ко всем клеткам тела. Несмотря на то, что трахеи, по сути, являются единственной составляющей этой системы, ее устройство достаточно сложно. Каждая трубочка многократно ветвится, и конечные отделы трахей подходят к небольшим группам клеток. Фактически, трахеями большего или меньшего диаметра пронизано все тело насекомого, что позволяет ему эффективно осуществлять наружное дыхание. Строение трахейной системы насекомых в чем-то напоминает структуру кровеносных сосудов у других животных: сосуды так же обильно ветвятся, чтобы донести с кровью кислород к внутренним органам и тканям. [2]
В типичных случаях к каждому сегменту относится по три симметрично расположенных парных ветви:
Многократно ветвящиеся трахеи оканчиваются трахеолами (капиллярными трубочками), диаметр которых составляет около 1 мкм. Они оплетают клетки, разветвляясь между ними и обеспечивая поставку к ним кислорода. [2] Несмотря на то, что трахеи и трахеолы очень тонкие, они не спадаются, так как снаружи они укреплены тенидиями – спиральными утолщениями общей кутикулярной выстилки тела (интимы). Общее количество трахеол в организме насекомого очень велико и достигает 1-1,5 миллионов. [1]
Помимо перечисленных образований, у насекомых также имеются воздушные мешки, развитие которых наиболее сильно у хорошо летающих видов, у которых они заполняют большую часть полости тела. Воздушные мешки – это резервуары, которые обычно представлены расширенными участками трахейных стволов. [1]
Комнатная муха
Комнатная муха – насекомое с развитыми воздушными мешками
Дыхание у насекомых
Воздух проходит через дыхальца, активно поступая в трахейную систему благодаря сокращениям мышц и работе замыкательного аппарата дыхалец. Затем он попадает в основные, а после этого – в более мелкие трахеи, быстро достигая капиллярных трубочек. Трубочки, оплетающие клетки, тесно контактируют с их мембранами. Кислород проходит в каждую клетку путем диффузии. [2]
В воздушных мешках происходит хранение воздуха. Сокращение дыхательных мышц сжимает и расправляет их, увеличивая эффективность газообмена. Это особенно важно для хорошо летающих насекомых, которым для получения энергии во время полета требуется полноценный доступ кислорода. [2] Помимо этого, запасание воздуха в мешках уменьшает вес тела при полете, способствует сохранению тепла, амортизирует толчки от биения крыльев. У ряда насекомых воздушные мешки являются частью звуковых органов и участвуют в резонировании звука. [1] У Комнатной мухи эти образования развиты настолько хорошо, что представлены не только в груди и брюшке, но и в голове. [3] (фото)
Дыхание насекомых редко состоит из правильных дыхательных циклов «вдох-выдох»: обычно потребление кислорода, и избавление от углекислоты идет постоянно. Некоторые имеют и другие особенности: например, у куколок шелкопряда Hyalophoracecropiaпотребление кислорода происходит постоянно, а выведение углекислого газа – «залпами» по несколько минут, повторяющимися через каждые 7 часов. [1]
Нимфа поденки
Нимфа поденки – обладатель закрытой трахейной системы
Открытые и закрытые трахейные системы
Выше были описаны строение и работа открытой трахейной системы, в которой имеются функционирующие дыхальца и система внутренних трубок (трахей), пронизывающих все тело. Это наиболее распространенный тип строения органов дыхания у насекомых.
Однако, кроме него, существует еще и закрытая трахейная система, в которой дыхальца не пропускают воздух или вообще не представлены. У таких насекомых трахейная система типичного строения заменена тонкой сетью трахеол, которые располагаются под кожей или в образованиях, называемых жабрами. Закрытые системы имеются у обитающих в воде нимф и личинок ряда насекомых: веснянок, поденок, стрекоз. Кислород при этом поступает в организм насекомого при помощи жабр, диффундируя из воды в жаберные трахеи. [1] (фото)
Как правило, жабры находятся на боковых сторонах брюшка, но не всегда. Так, нимфы равнокрылых стрекоз отличаются наличием ректальных жабр. Похожие на жабры лепестки располагаются у них на стенках прямой кишки. Насекомые засасывают воду в кишечник, она омывает жабры, а последние при этом извлекают из воды кислород. [2]
Дыхание насекомых
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
В засушливых биотопах
Видео демонстрирует процесс дыхания у богомола
Работа замыкательных аппаратов дыхалец снижает потери воды в процессе дыхания. [5] (видео)
Во время дыхательных движений стерниты и тергиты брюшка отдаляются друг от друга и сближаются, а у перепончатокрылых они также делают телескопические движения, то есть, кольца брюшка втягиваются друг в друга во время «выдохов» и расправляются при «вдохах». При этом, активным дыхательным движением, которое вызывается сокращением мышц, является именно «выдох», а не «вдох», в отличие от человека и животных, у которых все наоборот. [4]
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]
Некоторые исследователи пишут, что, несмотря на наличие дыхательных движений, у насекомых отсутствуют типичные вдохи и выдохи. С этим можно согласиться, учитывая особенности ряда таксонов. Так, у саранчи воздух входит в тело через передние пары дыхалец и выходит через задние, что создает отличия от «обычного» дыхания. Кстати, у этого же насекомого при повышенном содержании углекислоты воздух в трахейной системе может начать перемещаться в обратном направлении: втягиваться через брюшные дыхальца и выходить через грудные. [4]
«Крыски»
Как дышат водные насекомые
У насекомых, обитающих в воде, дыхание осуществляется двумя способами. Это зависит от того, какое строение имеет их трахейная система.
Многие из водных организмов имеют закрытую трахейную систему, в которой не функционируют дыхальца. Она замкнута, и в ней нет «выходов» наружу. Дыхание осуществляется при помощи жабр – выростов тела, в которые входят и обильно разветвляются трахеи. Тонкие трахеолы настолько близко подходят к поверхности жабр, что через них начинает диффундировать кислород. Это и позволяет некоторым насекомым, обитающим в воде (личинки и нимфы ручейников, веснянок, поденок, стрекоз) осуществлять газообмен. При переходе их к наземному существованию (превращении в имаго) жабры редуцируются, а трахейная система из закрытой превращается в открытую. [5]
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:
Возможны и другие особенности. Например, у личинки жука-плавунца дыхальца находятся на заднем конце тела. Когда ей необходимо «сделать вдох», она подплывает к поверхности, принимает вертикальное положение «вниз головой» и выставляет наружу часть, где расположены стигмы. [4]
У личинки обыкновенного комара от соединенных вместе 8 и 9 сегментов брюшка вверх и назад отходит дыхательная трубка, на конце которой открываются главные трахейные стволы. Когда трубка выставляется над водой, через просветы стволов насекомое получает воздух. Почти такая же, но сильнее выраженная трубка имеется у личинок Eristalis. Данное образование выражено у них настолько сильно, что за его наличие и серый цвет самого насекомого таких личинок называют «крысками». В зависимости от пребывания на большей или меньшей глубине, хвост «крыски» может менять свою длину. [4] (фото)
Интересно дыхание взрослых плавунцов. У них имеются развитые надкрылья, с боковых сторон подгибающиеся в направлении вниз и внутрь, к телу. В результате при всплывании к поверхности при сложенных надкрыльях жук захватывает пузырек воздуха, который попадает в подэлитральное пространство. Туда же открываются дыхальца. Таким образом плавунец и возобновляет запасы кислорода. Плавунец рода Dyliscusмежду всплываниями может находиться под водой 8 минут, Hyphidrus около 14 минут, Hydroporus– до получаса. После первых заморозков подо льдом жуки также сохраняют свою жизнеспособность. Они находят воздушные пузырьки под водой и проплывают над ними так, чтобы «забрать» их под надкрылья. [4]
У водолюба запасание воздуха происходит между волосками, расположенными на брюшной части тела. Они не смачиваются, поэтому между ними формируется запас воздуха. Когда насекомое плывет под водой, его вентральная часть выглядит серебристой из-за воздушной «подушки». [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]
Дыхательная система насекомых. Чем дышат насекомые?
Люди, плохо знающие биологию, обычно не представляют себе строение беспозвоночных. Есть ли у них кровь и имеется ли мозг? Дышат ли насекомые? Подавляющему большинству живых организмов для жизни необходим кислород. Он окисляет поступающие вещества – делит их на более простые по строению структуры. Растения тоже в процессе дыхания используют кислород. Лишь анаэробные микроорганизмы и некоторые многоклеточные животные не нуждаются в этом элементе. Однако и они дышат, только используют для окисления другие органические или неорганические вещества.
Мир небольших существ
Насекомые – маленькие организмы, размеры которых не превышают нескольких сантиметров. Их строение не позволяет увеличивать объем и вес в современных условиях. Этого нельзя сказать о древних членистоногих, живших во времена динозавров и еще раньше. В те времена атмосфера была совсем иной: другая плотность воздуха, состав газов. Да и сама планета Земля весила меньше. Стрекозы в далеком прошлом достигали размеров более полуметра.
Чем дышат насекомые? И что не дало им эволюционировать до размеров, к примеру, кошки в современных условиях? Ученые считают, что это своеобразная дыхательная система.
Немного из систематики
Насекомые относятся к подтипу трахейнодышащие (Tracheata). В тип членистоногих также входят подтипы жабродышащих (ракообразные) и хелицеровых (пауки, скорпионы, клещи и др.).
Чем дышат насекомые?
Само название подтипа говорит о способе дыхания. Однако хелицеровые дышат подобным же образом. Насекомые приобрели в ходе эволюции сложную систему трахей. Трахеи – это внутренние трубочки, проводящие воздух к клеткам тела. Трахейная система устроена непросто, потому что трахеи ветвятся на огромное количество тонких трубочек. Каждая из них подходит к небольшой группе клеток. Сеть трахей у насекомых аналогична системе кровеносных сосудов и капилляров у позвоночных животных.
Дыхальца насекомых
Воздух в трахеи входит через дыхальца – особые отверстия на теле насекомых. Дыхальца – стигмы – расположены парно, обычно по бокам тела. Регуляция поступления воздуха обеспечивается специальными запирательными устройствами.
От каждого дыхальца обычно отходит три симметричных больших ветви трахеи:
Трахеолы насекомых
Окончания трахей разветвляются на очень тонкие капиллярные трубочки – трахеолы. Их диаметр меньше 1 микрометра. Трахеолы разветвляются в межклеточном пространстве, оплетают клетки. Они являются функциональной частью трахейной системы, обеспечивающей диффузию кислорода в клетки тела.
Дополнительные образования
Чем дышит большинство насекомых? Органы дыхания – это трахеи. Однако некоторые членистоногие имеют еще и воздушные мешки. Такое строение напоминает легкие или, скорее, воздушные мешки птиц для увеличения объема воздуха в организме. Раздутые участки имеются у быстролетающих насекомых (пчелы, мухи). Они лежат по ходу трахейных стволов. В результате сокращения мышц тела при полете воздушные мешки сжимаются и расправляются, увеличивая поступление и выход воздуха.
Каким органом дышат насекомые, обитающие в воде?
Например, паук-серебрянка, обитающий в средней полосе России, большую часть жизни проводит под водой. Он носит с собой запас пузырьков воздуха. Так что ему не пришлось менять что-то в дыхательной системе. У пауков подобная трахейная система, как и у насекомых.
Жук-плавунец – распространенный обитатель прудов средней полосы России. Тоже дышит трахеями. Он периодически поднимается к поверхности воды, выставляет кончик брюшка. Воздух попадает под надкрылья и сохраняется там. Запас кислорода водяной жук носит с собой.
То же самое делают и остальные водные жуки. Вертячка охотится на поверхности пруда, однако, ныряя при опасности, также захватывает с собой воздух. Он выглядит как блестящая оболочка на конце брюшка.
Многие водные клопы также захватывают воздух в виде пузырька с поверхности. Как, например, гладыш. Он носит с собой пузырек воздуха, прикрепленный на конце брюшка. Такое приспособление помогает ему еще и лучше плавать.
Часть водных клопов (водяной скорпион, ранатра) имеют особую трубку на конце брюшка. Она состоит из двух желобкообразных половинок. Клоп двигает брюшком – делает дыхательные движения. По трубке воздух поступает к дыхальцам.
Органы дыхания личинок
У большинства водных насекомых и их личинок также имеется трахейная система. Однако огромное количество представителей имеет образования, похожие на жабры. Это выросты, расположенные на местах дыхалец. Кислород поступает через тонкие покровы трахейных выростов в организм. Так дышат личинки поденок, веснянок, ручейников. Личинки разнокрылых стрекоз тоже имеют трахейные жабры, однако расположены они в кишечнике, то есть внутри организма.
Мотыль имеет нитевидные жабры, но в большом количестве поглощает кислород всей поверхностью тела. В организме мотыля всегда имеется запас кислорода. По этой причине он может жить в загрязненных водоемах.
Личинки перистоусого комарика (семейство комары толстохоботные) дышат кислородом, растворенным в воде, поглощая его всей поверхностью тела.
Органы дыхания куколок
Чем дышат насекомые, находящиеся на стадии куколки? Считается, что третья стадия развития насекомого неподвижна. Однако даже куколки бабочек могут шевелить брюшком. А куколка божьей коровки кивает головой, вероятно, отпугивая врагов. Насекомые этой стадии дышат трахеями.
Среди куколок водных насекомых имеются очень подвижные особи. Это, например, кровососущие комары. Их куколки регулярно поднимаются к поверхности воды для всасывания воздуха через специальные трубочки на конце брюшка.
Куколка перистоусого комарика похожа на куколку обыкновенного комара. Но она не поднимается к поверхности воды до выхода взрослой особи. Органом дыхания служат покровы тела.
Дыхание насекомых-паразитов
Чем дышат насекомые, не имеющие трахей? Органами дыхания некоторых первичнобескрылых насекомых и личинок, обитающих в тканях, служат кожные покровы. Они достаточно тонкие для прохождения газов. Углекислый газ также выделяется через кутикулу, что частично наблюдается и у насекомых, имеющих трахеи.
Насекомые часто двигают брюшком – делают дыхательные движения. Частота дыхательных движений возрастает во время полета. Дыхательные мышцы сокращаются и расслабляются, например, у пчелы в состоянии покоя около 40 раз в минуту. Во время полета в несколько раз чаще.
У более примитивных насекомых дыхальца не закрываются. Однако они защищены волосками от попадания мусора. У более сложноустроенных членистоногих стигмы способны открываться и закрываться для регуляции поступления воздуха. Кроме того, часть дыхалец может служить для вдоха, а другая часть – для выдоха воздуха.
Интересно, что стигмы у насекомых имеют разную форму и цвет. Они могут быть круглые, овальные, треугольные. Их цвет иногда отличается от окраски окружающей кутикулы.
Таким образом, природа создала трахейную систему еще до появления легких. Такая система отлично организована. Система дыхалец обеспечивает постоянный ток воздуха. Кислород разносится ко всем клеткам тела.