Böcekler Nasıl Nefes Alır ve Akciğerleri Var mı?

Böcekler, insanlar gibi, atık ürün olarak yaşamak ve karbondioksit üretmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. Bununla birlikte, böcek ve insan solunum sistemleri arasındaki benzerliğin esasen bittiği yer burasıdır. Böceklerin akciğerleri yoktur, ayrıca oksijenleri dolaşım sisteminden insanların yaptığı gibi taşımazlar. Bunun yerine, böcek solunum sistemi böcek vücudunu oksijenle yıkayan ve karbondioksit atıklarını dışarı atan basit bir gaz değişimine dayanır.

Böcekler için hava, solunum sistemlerine, spiracles adı verilen bir dizi dış açıklıktan girer. Bazı böceklerde kas kapakçığı görevi gören bu spiracles, trakea adı verilen yoğun ağa bağlı bir tüp dizisinden oluşan iç solunum sistemine yol açar.

Böcek solunum sistemi kavramını basitleştirmek için bir sünger gibi düşünün. Sünger, içindeki suyun nemlenmesini sağlayan küçük deliklere sahiptir. Benzer şekilde, spiracle açıklıkları, iç dokulara hava ile böceğin dokularını oksijenle yıkayarak izin verir. Karbon dioksitMetabolik bir atık, vücuttan spiracles üzerinden çıkar.

Böcekler solunumu bir dereceye kadar kontrol edebilir. Kas kasılmaları yoluyla spiracles'lerini açabilir ve kapatabilirler. Örneğin, çöl ortamında yaşayan bir böcek, nem kaybını önlemek için spiracle valflerini kapalı tutabilir. Bu, spiracle'i çevreleyen kasların kasılmasıyla gerçekleştirilir. Spiracle'ı açmak için kaslar gevşer.

Böcekler ayrıca kasları pompalayarak havayı trakeal tüplerden aşağıya zorlayabilir ve böylece oksijen iletimini hızlandırabilir. Isı veya stres durumunda, böcekler dönüşümlü olarak farklı spiracles açarak ve vücutlarını genişletmek veya daraltmak için kasları kullanarak havayı havalandırabilir. Bununla birlikte, gaz difüzyon hızı - veya iç boşluğun hava ile taşması - kontrol edilemez. Bu sınırlama nedeniyle, böcekler bir spiracle ve trakeal sistem kullanarak nefes almaya devam ettikleri sürece, evrim açısından, şimdi olduğundan çok daha büyük olmaları muhtemel değildir.

Havada oksijen bol miktarda bulunurken (milyonda 200.000 parça), suda daha az erişilebilir (serin, akan suda milyonda 15 parça). Bu solunum zorluğuna rağmen, birçok böcek yaşam döngülerinin en azından bazı aşamalarında suda yaşar.

Suda yaşayan böcekler batık olduklarında ihtiyaç duydukları oksijeni nasıl alırlar? Sudaki oksijen alımını arttırmak için, en küçük su böcekleri hariç hepsi yenilikçi yapılar kullanır. solungaç sistemleri ve insan şnorkel ve tüplü dişli benzeri yapılar — oksijeni içeri çekmek ve karbondioksiti dışarı çıkarmak için.

Suda yaşayan birçok böceğin, vücutlarından sudan daha fazla miktarda oksijen almasını sağlayan katmanlı uzantıları olan trakeal solungaçları vardır. Bu solungaçlar çoğunlukla karında bulunur, ancak bazı böceklerde garip ve beklenmedik yerlerde bulunurlar. Biraz stonefliesörneğin, arka uçlarından uzanan bir filaman kümesine benzeyen anal solungaçlara sahiptir. Yusufçuk nimflerin rektumlarının içinde solungaçlar vardır.

Hemoglobin, oksijen moleküllerinin sudan tutulmasını kolaylaştırabilir. Isırmayan tatarcık larvaları Chironomidae ailesi ve diğer birkaç böcek grubu, omurgalıların yaptığı gibi hemoglobine sahiptir. Chironomid larvalarına genellikle kan kurdu denir çünkü hemoglobin onları parlak kırmızı bir renkle empoze eder. Kan solucanları, son derece düşük oksijen seviyeleri ile suda gelişebilir. Vücutlarını göllerin ve göletlerin çamurlu diplerinde dalgalandırarak, kan kurdu hemoglobini oksijenle doyurabilir. Hareket etmeyi bıraktıklarında, hemoglobin oksijeni serbest bırakır ve en fazla nefes almasını sağlar. kirli su ortamları. Bu yedek oksijen kaynağı sadece birkaç dakika sürebilir, ancak böcek için daha fazla oksijenli suya geçmesi genellikle yeterlidir.

Sıçan kuyruklu kurtçuklar gibi bazı su böcekleri, şnorkel benzeri bir yapı ile yüzeydeki hava ile bağlantıyı korur. Birkaç böcek, su bitkilerinin batık kısımlarını delebilen ve kökleri veya gövdeleri içindeki hava kanallarından oksijen alabilen modifiye spiracles'e sahiptir.

Bazı su böcekleri ve gerçek böcekler, tıpkı bir SCUBA dalgıcı bir hava tankı taşıyor gibi, geçici bir hava kabarcığı taşıyarak dalabilir. Fırfır böcekleri gibi diğerleri de vücutlarının etrafında kalıcı bir hava filmi oluştururlar. Bu su böcekleri, suyu iten ve onlara oksijen çekmek için sabit bir hava kaynağı sağlayan ağ benzeri bir saç ağı ile korunur. Plastron adı verilen bu hava sahası yapısı, kalıcı olarak batık kalmalarını sağlar.

Gullan, P.J. ve Cranston, P.S. "Böcekler: Entomolojinin Anahattı, 3. Baskı." Wiley-Blackwell, 2004

Merritt, Richard W. ve Cummins, Kenneth W. "Kuzey Amerika'nın Sucul Böceklerine Giriş." Kendall / Hunt Yayınları, 1978

Meyer, John R. "Sucul Böceklerde Solunum"Entomoloji Bölümü, North Carolina State Üniversitesi (2015).