Како инсекти дишу и имају ли плућа?

Инсекти, као и људима, захтевају кисеоник да живе и стварају угљен диоксид као отпадни производ. Ту се, међутим, завршава сличност инсеката и људског респираторног система. Инсекти немају плућа, нити превозе кисеоник кроз крвоток на начин на који то чине људи. Уместо тога респираторни систем инсеката ослања се на једноставну размену гаса која окупа тело инсеката кисеоником и избацује отпад угљен-диоксида.

За инсекте, зрак улази у дисајне системе кроз низ спољних отвора званих спираллес. Ове спирале, које делују као мишићни залисци код неких инсеката, воде до унутрашњег респираторног система који се састоји од густе умрежене лествице црева званих трахеје.

Да бисте поједноставили концепт респираторног система инсеката, размишљајте о њему као сунђером. Спужва има мале рупе које омогућују влази да је навлажи. Слично томе, спирални отвори омогућавају ваздух у унутрашњи систем душника који купа ткива инсеката кисеоником. Угљен диоксид, метаболички отпад, излази из тела кроз спирале.

Инсекти могу донекле да контролишу дисање. Они могу да се отворе и затворе своје спирале преко контракција мишића. На пример, инсект који живи у пустињском окружењу може држати своје спиралне вентиле затвореним да спречи губитак влаге. То се постиже уговарањем мишића који окружују спиралу. Да би се отворила спирала, мишићи се опуштају.

Инсекти такође могу напумпати мишиће како би форсирали ваздух кроз сакожне цеви и тако убрзали испоруку кисеоника. У случају врућине или стреса, инсекти могу чак и да испуштају ваздух наизменично отварајући различите спирале и користећи мишиће како би проширили или сузили своје тело. Међутим, брзина дифузије гаса - или поплављање унутрашње шупљине ваздухом - не може се контролисати. Због овог ограничења, све док инсекти настављају да дишу користећи спирацле и трахеални систем, у смислу еволуције, вероватно неће постати много већи него што су сада.

Иако је кисеоника у ваздуху доста (200.000 делова на милион), у води је знатно мање доступно (15 делова на милион у хладној и текућој води). Упркос овом респираторном изазову, многи инсекти живе у води током бар неких фаза свог животног циклуса.

Како водени инсекти добијају кисеоник који им је потребан док су потопљени? Да би повећали унос кисеоника у воду, сви осим најмањих водених инсеката користе иновативне структуре - попут шкрилни системи и структуре сличне људским сноркелама и ронилачким механизмима - за повлачење кисеоника и избацивање угљен диоксида.

Многи инсекти са пребивалиштем у води имају шкрге на траговима, које су слојевити продужеци њихових тела који им омогућавају да узимају веће количине кисеоника из воде. Ти шкрге су најчешће смештени на трбуху, али се код неких инсеката налазе на чудним и неочекиваним местима. Неки каменицена пример, имају аналне шкрле које личе на гомилу нити која се протеже са њихових задњих крајева. Вилин коњиц нимфе имају шкрге унутар ректума.

Хемоглобин може олакшати хватање молекула кисеоника из воде. Личинке миг-а без угриза из Цхирономидае породица и неколико других група инсеката поседују хемоглобин, баш као и кичмењаци. Личинке хрономида често се називају крвожилима, јер им хемоглобин даје јарко црвену боју. Крви црви могу успевати у води са изузетно ниским нивоом кисеоника. Валорисујући њихова тела у блатњавим днима језера и бара, крвослови су у стању да засиће хемоглобин кисеоником. Кад се престану кретати, хемоглобин ослобађа кисеоник, омогућавајући им да удахну чак и највише загађена водена окружења. Овај резервни довод кисеоника може трајати само неколико минута, али обично је довољно дуго да се инсект пребаци на више кисеоничену воду.

Неки водени инсекти, као што су црвокоси реп, одржавају везу са ваздухом на површини кроз конструкцију сличну снорклу. Неколико инсеката су измијенили спирале које могу пробити потопљене дијелове водених биљака и узимати кисеоник из ваздушних канала унутар својих коријена или стабљика.

Одређене водене бубе и праве бубе могу заронити носећи са собом привремени балон зрака, слично као што ронилац СЦУБА носи резервоар за ваздух. Други, попут буба пушака, одржавају трајни филм зрака око својих тела. Ови водени инсекти заштићени су мрежном мрежом власи која одбија воду, пружајући им константно снабдевање ваздухом из кога црпе кисеоник. Ова структура ваздушног простора, названа пластрон, омогућава им да буду трајно потопљени.

Гуллан, П. Ј. и Цранстон, П.С. "Инсекти: обрис ентомологије, 3. издање." Вилеи-Блацквелл, 2004

Мерритт, Рицхард В. и Цумминс, Кеннетх В. "Увод у водене инсекте Северне Америке." Кендалл / Хунт Публисхинг, 1978

Меиер, Јохн Р. "Респирација у воденим инсектима"Одељење за ентомологију, Државни универзитет у Северној Каролини (2015).