Sistemul respirator al insectelor
 Reveniți la articolul principal |
Insights: Insecte |
| Anatomie |
| Cap · piept · abdomen |
| Antene · Piese bucale |
| Exoschelet · endoschelet |
| Aparate |
| Nervos · Digestiv Respirator · Excretor Secretor · Circulator Reproducător |
| Biologie |
| Dezvoltare post-embrionară |
Sistemul respirator al insectelor este ansamblul structurilor anatomice implicate în alimentarea cu oxigen a țesuturilor .
Aspecte generale
Transportul oxigenului către celule diferențiază clar insectele de vertebrate . Vertebratele încredințează transportul intern al gazelor către circulația sângelui . Prin urmare, sistemul respirator are funcția de a crește suprafața interfeței de separare între rețeaua capilară a sângelui și mediul extern, atât cu respirație ramificată, cât și cu respirație pulmonară.
La majoritatea insectelor, transportul oxigenului este încredințat în întregime sistemului respirator, care în această funcție fiziologică înlocuiește rețeaua capilară sanguină, tipică vertebratelor, cu propria rețea capilară. Excepțiile sunt insectele apneustice , fără spirale traheale, în care schimbul de gaze este încredințat respirației cutanate și transportului cu hemolimfă .
Sistemul respirator al insectelor preia parțial structura metamerică a corpului lor, dar în interior se rezolvă într-o rețea complexă și densă de conducte care are scopul de a transporta oxigenul către celule. Organele fundamentale care formează aparatul sunt stigmele , traheele și traheola .
Stigmă
Stigmele sau spiraculele traheale sunt deschideri tegumentale prin care rețeaua de transport intern comunică cu mediul extern. Aceste structuri anatomice sunt, prin urmare, un alt element de diferențiere între insecte și vertebrate: la insecte sistemul respirator nu are nicio relație cu cel digestiv, deoarece alimentele și aerul urmează căi de intrare clar distincte.
Stigmele sunt prezente primitiv în număr de două pentru fiecare segment, cu excepția somitelor cefalice. La insectele existente există maximum 10 perechi, dintre care două toracice și opt abdominale, dar acest număr este adesea redus până când dispare. Fiind un caracter util în scopuri taxonomice , există o terminologie specifică pentru clasificarea insectelor în funcție de numărul de stigme. Clasificarea este rezumată în tabelul următor.
| Denumirea insectelor | Numărul de perechi de stigme | ||
|---|---|---|---|
| Cufăr | Abdomen | Total | |
| apneusti | 0 | 0 | 0 |
| propneusti (oligopneusti) | 1 | 0 | 1 |
| metapneusti (oligopneusti) | 0 | 1 | 1 |
| amfipneu (oligopneusti) | 1 | 1 | 2 |
| oligopneusti sensu lato | 0-1 | 0-3 | 1-4 |
| polipneus | 1-2 | 4-8 | 5-9 |
| holopneus | 2 | 8 | 10 |
| hyperneusti [1] | 2 | 9 | 11 |
Stigmele sunt situate de obicei pe fața laterală a segmentului, uneori protejate în interiorul unei caneluri sau sub un sclerit. Forma și structura stigmatului se modifică în funcție de grupul sistematic.
La insectele mai puțin evoluate sunt deschideri simple în continuitate cu traheea. Odată cu evoluția, stigmatele s-au diferențiat în structuri mai complexe. În acest caz, deschiderea este delimitată de o margine sclerificată, numită peritrema , iar în interior se deschide într-o cameră, numită atrium . Deschiderea poate avea un element de închidere, în interiorul sau în exteriorul atriului; aparatul este format din lobi sclerotici care, mișcați de mușchi, se potrivesc împreună, ocluzând complet spiracula în condiții nefavorabile. În interiorul atriului sunt dispuse peri încrucișați care acționează ca un filtru.
Trahee
Traheele sunt tubuli formați prin invaginații ale tegumentului, din care mențin aceeași structură histologică:
- un strat interior de cuticula, numit intima ;
- un epiteliu simplu compus din celule turtite;
- o membrană bazală.
Cuticula are îngroșări, numite tenidi , care se desfășoară în spirală de-a lungul traheei. Funcția tenidiei este de a preveni ocluzia traheei.
Structura rețelei traheale se modifică în funcție de grupul sistematic. În general, trei ramuri traheale se îndepărtează de fiecare stigmat (una dorsală, una ventrală și una centrală). În cele mai primitive sisteme respiratorii, rețeaua traheală reproduce structura metameră , dar odată cu evoluția se dezvoltă conexiunea longitudinală între sistemele traheale ale segmentelor individuale, până la a avea o rețea anastomozată reală. La insectele mai evoluate, traheele pot diferenția și structuri mai complexe, cum ar fi sacii de aer .
În timpul dezvoltării post-embrionare , cuticula traheală este reînnoită cu năpârlire .
Traheole
Traheolele sunt tubuli mai mici decât traheele, dar mențin aceeași structură. Cele mai mari sunt prevăzute și cu tenide, dar îngroșările dispar odată cu reducerea calibrului. Rezultă că distincția dintre trahee și traheole nu este clară și are în cea mai mare parte o valoare formală. De tracheoles derivă din celulele stelloidal numite tracheoblasts si ajung singura celula unde prin difuzie, schimbul de oxigen și dioxid de carbon are loc.
Cele mai mici traheole ating un diametru de ordinul câtorva microni și formează o rețea capilară dinamică și puternic anastomozată care afectează toate părțile corpului, garantând alimentarea cu oxigen a tuturor țesuturilor. Prin urmare, sistemul respirator al insectelor emulează, din punct de vedere funcțional și anatomic, rețeaua capilară sanguină a vertebratelor. De fapt, rețelele de capilare nou formate pot fi generate și atunci când un țesut sau un organ necesită simultan un aport semnificativ de oxigen.
Spre deosebire de trahee, cuticula traheolei nu este reînnoită cu năpârlire .
Organele respiratorii ale insectelor acvatice
Insectele acvatice propriu-zise sunt în general lipsite de stigme (apneusti) și folosesc oxigenul dizolvat în apă folosind diferite organe respiratorii în funcție de specie. Aceste organe, în general tipice stadiilor juvenile, atunci când sunt prezente, pot fi atribuite următoarelor tipuri:
- Traheobranșe sau branhii traheale : acestea sunt expansiuni ale tegumentului, cu o cuticulă destul de subțire, situate în diferite părți ale corpului și traversate de o rețea bogată de traheole.
- Branțe spiraculare : se obțin din proeminențele spiraculelor închise și sunt traversate de traheole.
- Branhii de sânge : sunt expansiuni ale tegumentului care nu sunt traversate de traheole; numele lor se datorează faptului că purtătorul de oxigen în acest caz este hemolimfa . Funcții relativ similare sunt îndeplinite de hemolimfă la insectele care efectuează respirația prin tegument în absența unor organe specifice.
Airbaguri
Sacii de aer sunt dilatații ale traheelor, lipsite de tenide, care pot ocupa chiar și o parte considerabilă a corpului. Funcția principală este de a acumula rezerve de aer, eliberate treptat atunci când țesuturile necesită oxigen. Cu toate acestea, airbagurile pot îndeplini și funcții colaterale sau alternative, devenind organe de reglare aerostatică sau hidrostatică, organe de rezonanță acustică etc.
Pentru a vedea sacii aerieni cu o secțiune a insectei este necesar să efectuați secționarea scufundată în apă, doar în acest fel sacii aerieni rămân umflați cu aer și, prin urmare, vizibili. La unele larve de insecte la începutul dezvoltării lor, când diametrul corpului „omidei” este mai mic de un milimetru și cuticula care acoperă animalul este încă transparentă, este vizibil întregul aparat traheal, traheal până la sacii de aer. , Este posibil să vedeți funcționarea întregului sistem respirator cu deschiderea și închiderea stomatelor succesiv.
Respirație la insecte
Respirația insectelor are loc cu mecanisme diferite de cea a vertebratelor. În special, cel mai important element diferențial este în dinamica aportului de oxigen și a eliminării dioxidului de carbon ; în esență, la insecte există o dependență mai mică de funcționarea organismului de ritmul respirator. După inhalare , insectele închid stigmatele și aerul difuzează prin rețeaua traheală. Inspirația este controlată de ganglionii lanțului ventral, în special cei abdominali, care acționează ca răspuns la dinamica relației dintre conținutul de oxigen și cel al dioxidului de carbon. Expirația este activă și nu alternează neapărat, așa cum se întâmplă la vertebrate, cu inspirația, deoarece poate urma inspirația chiar și după câteva ore [2] . O parte din dioxidul de carbon este, de asemenea, eliminată prin tegument la nivelul membranelor și articulațiilor intersegmentale.
Închiderea stigmelor este o cerință fundamentală pentru protecția insectei împotriva evaporării : deschiderea stigmelor este, de fapt, reglementată și în funcție de umiditatea ambientală . Nu mai puțin important este rolul jucat în protecția împotriva insecticidelor care acționează prin asfixiere .
Respirația într-un mediu acvatic
Conform mecanismelor de respirație, insectele sunt împărțite în adapatorilor și acvatice.
Insectele de apă sunt cele care, deși trăiesc într-un mediu acvatic, au un tip de respirație terestră. Aceste insecte recurg la mecanisme de diferite tipuri care prevăd în esență posibilitatea constituirii unei rezerve de aer capabile să garanteze o marjă de autonomie. Aceste insecte se completează periodic cu aer, trăgându-l de la suprafață sau din bulele de oxigen emise de plantele acvatice. Rezerva se poate forma în interiorul corpului, folosind de exemplu airbag-urile, sau în exterior, prin reținerea unui văl de aer prin intermediul unui puf hidrofug. Un mecanism singular este cel exploatat de unele insecte care, în timp ce rămân scufundate, respiră comunicând cu suprafața prin intermediul anexelor (de exemplu, antenele). În aceste cazuri, insecta se comportă ca un scafandru sau un înotător subacvatic folosind snorkel: antenele garantează o continuitate între aerul de la suprafață și vălul care înfășoară corpul insectei, inclusiv antenele.
Pe de altă parte, insectele acvatice sunt cele care au un tip de respirație ramificat.
Respirația endoparaziților
Mecanismele de respirație ale endoparazitoizilor le imită pe cele adoptate de insectele care trăiesc în mediul acvatic. Și aici putem distinge forme care adoptă un tip de respirație tegumentală, exploatând oxigenul conținut în hemolimfa gazdei și forme care adoptă un tip de respirație terestră, deoarece sunt echipate cu spirale traheale. În acest din urmă caz, ele recurg la măsuri care permit endoparazitului să comunice direct cu exteriorul sau să se conecteze la sistemul traheal al gazdei.
În cele din urmă, mecanisme particulare se găsesc la insectele care trăiesc scufundate în anumite substraturi și, în general, implică utilizarea structurilor care se conectează cu exteriorul.
Notă
Bibliografie
- Ermenegildo Tremblay, Entomologie aplicată. Primul volum: Generalități și mijloace de control , ediția a III-a, Napoli, Liguori Editore, 1985, ISBN 88-207-0681-4 .
- Antonio Servadei, Sergio Zangheri; Luigi Masutti, Entomologie generală și aplicată , Padova, CEDAM, 1972.
- Guido Grandi, Institutions of general entomology , Bologna, Calderini, 1966, ISBN 88-7019-084-6 .
- Aldo Pollini, Manual de entomologie aplicată , Bologna, Edagricole, 2002, ISBN 88-506-3954-6 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre sistemele respiratorii ale insectelor
