Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых — саранчи.

Царство Животные
Подцарство Многоклеточные
Тип Кольчатые черви
Класс Малощетинковые

Кольчатые черви обладают самой высокой организацией по сравнению с другими типами червей; у них впервые появляются вторичная полость тела, кровеносная система, более высоко организована нервная система. У кольчатых червей внутри первичной полости образовалась другая, вторичная полость с собственными эластичными стенками из клеток мезодермы. Её можно сравнить с подушками безопасности, по паре в каждом членике тела. Они «раздулись», заполнили пространство между органами и поддерживают их. Теперь каждый сегмент получил свою собственную опору из мешков вторичной полости, наполненных жидкостью, а первичная полость эту функцию утратила.

Обитают в почве, пресной и морской воде.

Внешнее строение

Дождевой червь имеет почти круглое в поперечном разрезе тело длиной до 30 см; насчитывают 100-180 сегментов, или члеников.

В передней трети тела находится утолщение — поясок (его клетки функционируют в период полового размножения и откладки яиц).

По бокам каждого сегмента развиты по две пары коротких упругих щетинок, которые помогают животному при передвижении в почве. Тело имеет красновато-коричневую окраску, светлее на плоской брюшной и темнее на выпуклой спинной стороне.

Внутреннее строение

Характерной особенностью внутреннего строения является то, что у дождевых червей развиты настоящие ткани. Снаружи тело покрыто слоем эктодермы, клетки которой образуют покровную ткань. Кожный эпителий богат слизистыми железистыми клетками.

Мышцы

Под клетками кожного эпителия находится хорошо развитая мускулатура, состоящая из слоя кольцевых и находящегося под ним более мощного слоя продольных мышц. Мощные продольные и кольцевые мышцы меняют форму каждого членика отдельно.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Дождевой червь попеременно то сжимает и удлиняет их, то расширяет и укорачивает. Волнообразные сокращения тела позволяют не только ползти по норке, но и раздвигать почву, расширяя ход.

Пищеварительная система

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Пищеварительная система начинается на переднем конце тела ротовым отверстием, из него пища поступает последовательно в глотку, пищевод (у дождевых червей в него впадают три пары известковых желёз, поступающая из них в пищевод известь служит для нейтрализации кислот гниющих листьев, которыми питаются животные). Затем пища переходит в расширенный зоб и небольшой мускульный желудок (мышцы в его стенках способствуют перетиранию пищи).

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

От желудка почти до заднего конца тела тянется средняя кишка, в которой под действием ферментов пища переваривается и всасывается. Непереваренные остатки поступают в короткую заднюю кишку и выбрасываются наружу через заднепроходное отверстие.

Дождевые черви питаются полусгнившими остатками растений, которые они глотают вместе с землёй. При прохождении по кишечнику почва хорошо перемешивается с органическими веществами.

Экскременты дождевых червей содержат в пять раз больше азота, в семь раз больше фосфора и в одиннадцать раз больше калия, чем обычная почва.

Кровеносная система

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Кровеносная система замкнутая, состоит из кровеносных сосудов. Вдоль всего тела над кишечником тянется спинной сосуд, а под ним — брюшной.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

В каждом сегменте их объединяет кольцевой сосуд. В передних сегментах некоторые кольцевые сосуды утолщены, их стенки сокращаются и ритмически пульсируют, благодаря этому кровь перегоняется из спинного сосуда в брюшной.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Красный цвет крови обусловлен наличием в плазме гемоглобина. Он играет ту же роль что и у человека — питательные вещества растворёнными в крови разносятся по всему телу.

Дыхание

Для большинства кольчатых червей, в том числе и дождевых, характерно кожное дыхание, практически весь газообмен обеспечивается поверхностью тела, поэтому черви очень чувствительны к влажной почве и не встречаются в сухих песчаных почвах, где их кожа скоро подсыхает, а после дождей, когда в почве много воды, выползают на поверхность.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Нервная система

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

В переднем членике червя находится окологлоточное кольцо — самое крупное скопление нервных клеток. С него начинается брюшная нервная цепочка с узлами нервных клеток в каждом членике.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Такая нервная система узловатого типа образовалась при слиянии нервных тяжей правой и левой стороны тела. Она обеспечивает самостоятельность члеников и слаженную работу всех органов.

Органы выделения

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Органы выделения имеют вид тоненьких петлеобразно изогнутых трубочек, которые одним концом открываются в полость тела, а другим наружу. Новые, более простые воронкообразные органы выделения — метанефридии выводят вредные вещества во внешнюю среду по мере их накопления.

Размножение и развитие

Размножение происходит только половым путём. Дождевые черви — гермафродиты. Половая система их расположена в нескольких сегментах передней части. Семенники лежат впереди яичников. При спаривании сперматозоиды каждого из двух червей переносятся в семяприёмники (особые полости) другого. Оплодотворение червей перекрёстное.

Во время копуляции (спаривание) и откладки яиц клетки пояска на 32-37 — сегменте выделяют слизь, служащую для образования яйцевого кокона, и белковую жидкость для питания развивающегося зародыша. Выделения пояска образуют своеобразную слизистую муфту (1).

Червь выползает из неё задним концом вперёд, откладывая в слизь яйца. Края муфты слипаются и образуется кокон, который остаётся в земляной норке (2). Эмбриональное развитие яиц происходит в коконе, из него выходят молодые черви (3).

Органы чувств

Органы чувств развиты очень слабо. У дождевого червя нет настоящих органов зрения, их роль выполняют отдельные светочувствительные клетки, находящиеся в кожном покрове. Там же помещаются рецепторы осязания, вкуса, обоняния. Дождевые черви способны к регенерации (легко восстанавливает заднюю часть).

Зародышевые листки

Зародышевые листки основа всех органов. У кольчатых червей эктодерма (наружный слой клеток), энтодерма (внутренний слой клеток) и мезодерма (промежуточный слой клеток) появляются в начале развития как три зародышевых листка. Они дают начало всем основным системам органов, включая вторичную полость и кровеносную систему.

Зародышевые листки Что формируется
эктодерма
  • покровы
  • нервная система
  • передняя и задняя часть пищеварительного канала (зоб, кишечник)
энтодерма
  • желудок, средний – основной отдел пищеварительной системы
мезодерма
  • мускулатура
  • вторичная полость тела
  • кровеносная система
  • выделительная система
  • половые железы
Органы дыхания разных групп высших многоклеточных могут быть построены с участием всех трёх зародышевых листков.

Эти же системы органов сохраняются в дальнейшем у всех высших животных, причём они формируются из тех же трёх зародышевых листков. Так высшие животные в своём развитии повторяют эволюционное развитие предков.

Дыхание червей

Черви – представители класса беспозвоночных животных подцарства Многоклеточных царства Животных. Для них характерно вытянутое продолговатое туловище, с передней и задней частью.

На сегодняшний день насчитывается огромное множество разнообразных видов червей. Они отличаются друг от друга внешним видом, размерами, средой обитания, способом размножения, типом дыхания, типом питания.

Объединяет всех червей наличие кожно-мышечного мешка, покрывающего тело и выполняющего защитную функцию.

Существуют следующие типы червей в зависимости от формы тела:

  • плоские;
  • кольчатые;
  • круглые.

Их тело покрыто тремя зародышевыми слоями, дающими начало развития всех органов и тканей. Это эктодерма, эндодерма и мезодерма.

  • паразитические;
  • ленточные;
  • малощетинковые;
  • многощетинковые;
  • дождевые.

Что такое дыхание червей

Дыханием называют процесс поступления кислорода в организм, его использование при окислении питательных веществ и выделение углекислого газа из организма, а также транспортировка этих газов внутри организма. Процесс газообмена – это поглощение кислорода из окружающей среды и выделение углекислого газа.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Водные черви поглощают кислород из воды, в которой он растворен, а наземные поглощают кислород из атмосферного воздуха.

Органы дыхания присутствуют только у небольшого количества червей, в основном они могут дышать всей поверхностью своего тела. Под тонким кожным покровом расположено множество кровеносных сосудов, через которые кислород поступает в кровь, а углекислый газ выводится наружу.

У большинства червей процесс дыхания протекает следующим образом: кислород поступает к клеткам через  поверхность тела. Специализированные органы дыхания у большинства червей отсутствуют.


Особенности дыхания червей

У большинства червей отсутствует дыхательная система. Органы дыхания встречаются лишь у небольшого их количества. Растворенный в воде или в воздухе кислород проникает через поверхность тела червя, а образовавшийся углекислый газ удаляется наружу.

Чаще всего проникновение в тело кислорода, необходимого для дыхания, происходит через влажную кожу. Так, у кольчатых червей кислород поступает в расположенные под кутикулой капилляры, из кожного эпителия.

У червей, наделенных кровеносной системой, например, кольчатых, в дыхании участвует кровь, притекающая к поверхности кожи или жабрам. Там она освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом, который в дальнейшем переносится по всему организму.

Вследствие своей малой подвижности черви не нуждаются в большом количестве кислорода.


Типы дыхания червей

По типу дыхания всех червей можно разделить на аэробных (живущих в кислородной среде) и анаэробных (живущих в бескислородной среде). Анаэробным организмам не нужен кислород  для окисления питательных веществ.

У аэробных организмов процесс поступления кислорода в клетки происходит вследствие проницаемости клеточных мембран и диффузии.

Диффузия – процесс выравнивания концентрации кислорода  внутри организма и в окружающей его среде.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

При аэробном дыхании в результате сложных процессов энергия извлекается из питательных веществ, поступивший из вне кислород используется для окисления молекул глюкозы. Оно происходит в митохондриях и свойственно для сложных организмов.

Анаэробное дыхание протекает без участия кислорода, энергию для жизнедеятельности  организмы получают органических и неорганических веществ. Процесс анаэробного дыхания напоминает брожение.


Органы дыхания червей

У червей отсутствуют специализированные органы дыхания. Они поглощают кислород поверхностью тела. Соответственно, можно утверждать, что основной орган дыхания червей – это его кожа. Наиболее ярко это проявляется у плоских червей.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

У круглых червей кислород также поглощается тканями кишечника. В условиях кислородного голодания они способны переходить на анаэробный тип дыхания.

У некоторых многощетинковых червей появились первые  органы дыхания – жабры. Это тонкостенные листовидные, кустистые или перистые наружные выросты части спинных лопастей параподии, пронизанные кровеносными сосудами.


Дыхание плоских червей

Эти черви относятся к первичноротным. Тип плоских червей подразделяется на следующие классы:

  • свободноживущих ресничных (морские, наземные и пресноводные планарии);
  • паразитические сосальщики (трематоды);
  • паразитические ленточные (цистоды).

Свободноживущие плоские черви дышат как аэробы, а паразиты как анаэробы. Наиболее распространены такие представители плоских червей, как:

  • печеночные двуустки;
  • кошачьи двуустки;
  • лягушачьи двуустки;
  • свиной цепень;
  • бычий цепень;
  • эхинококки.

Их можно встретить в соленых и пресных водоемах, в местах с повышенной влажностью. Также черви этого вида могут паразитировать на позвоночных и беспозвоночных животных.

Дыхательная система с органами дыхания у большинства плоских червей отсутствует, они дышат через всю поверхность тела. Особи, проживающие в среде с малым количеством кислорода, могут дышать анаэробным способом.

Дыхание плоских червей аэробного типа происходит путем диффузии, то есть взаимопроникновения газов, равномерно по всей поверхности тела. Дыханием всей площадью поверхности тела обусловлена плоская форма червей. Транспорт кислорода у них осуществляет разветвленный кишечник.

Читайте также:  Температура тела и ее регуляция. Гомойотермные. Пойкилотермные. Изотермия. Гетеротермные организмы.


Дыхание кольчатых червей

Кольчатые черви получили свое название благодаря вытянутому телу,  достигающему в длину до 15 см и состоящему из большого числа разделенных члеников, напоминающих кольца. Каждый сегмент тела обладает основными органами или его частями. Благодаря этому при повреждении 2-3 колец кольчатый червь не погибает.

Кольчатые черви отличаются от других типов червей высокой организацией нервной системы, наличием замкнутой кровеносной системы и наличием вторичной полости тела.

Среди самых известных представителем кольчатых червей можно выделить:

  • малощетинковых червей, или олигохетов;
  • пиявок (ложноконские, рыбные, конские, улитковые и медицинских);
  • мизостомидов;
  • многощетинковых червей или полихетов.

Для многих кольчатых червей характерно кожное дыхание. Газообмен осуществляется через всю поверхность тела. Кислород проникает в организм червя за счет многочисленных капилляров. Углекислый газ, который образуется в тканях, также удаляется через кожу. Вследствие этой особенности кольчатые черви обитают во влажной почве, а после дождя выползают на поверхность.

Обитают кольчатые черви в пресных водоемах, соленых морях и во влажной почве.


Дыхание круглых червей

Круглым червям свойственно тонкое цилиндрическое тело, вытянутое в длину, заостренное с обоих концов и круглое в поперечном сечении. Оно покрыто кожно-мускульным мешком, представляющим собой плотную многослойную кутикулу из 9 слоев, эпителиальную ткань и слой продольных мышц. Кутикула выполняет защитную функцию.

К представителям круглых червей относятся;

  • аскариды;
  • острицы;
  • ришты;
  • трихинеллы;
  • волосатик;
  • нематод;
  • ришта.

Для них характерно анаэробное дыхание, то есть они дышат всей поверхностью тела через его покровы. У некоторых видов круглых червей необходимая для жизнедеятельности энергия выделяется за счет расщепления накопленного гликогена – органического вещества.

Круглые черви встречаются в пресных и соленых водоемах, в почве, а также они паразитируют на растениях и животных (аскарида, острица, нематода).


Дыхание паразитических червей

Паразитический образ жизни характерен для многих представителей плоских и круглых червей. Они паразитируют на растениях, животных и человеке. Размеры паразитических червей варьируются от 1 мм у нематод до 10 м у бычьего цепня. Специализированные органы дыхания у них отсутствуют.

Большинству паразитических червей не нужен кислород для обеспечения жизнедеятельности.

Поэтому им свойственно анаэробное дыхание, то есть расщепление сложных органических соединений с целью получения энергии без участия кислорода.

Соответственно, дыхание, то есть процессы поглощения кислорода и выделения углекислого газа, у паразитических червей осуществляется  через всю поверхность их тела.


Дыхание ленточных червей

Ленточные черви  относятся к виду плоских червей. Они могут достигать в длину от 1 мм до 30 м и имеют лентовидное тело, благодаря которому и получили свое название. Тело ленточных червей может состоять из многочисленных члеников или быть нечленистым.

Ленточные черви относятся к эндопаразитам и преимущественно обитают в кишечнике человека или животного. Они проходят сложный цикл развития, связанный со сменой хозяев. У таких червей полностью отсутствуют дыхательная и пищеварительная системы. Ленточные черви способны всасывать питательные вещества всей поверхностью тела.

К ленточным червям относят бычьего и свиного цепня, широкого лентеца, эхинококков. Представителям ленточных червей присуще анаэробное дыхание поверхностью тела в результате расщепления гликогена и глюкозы.


Дыхание малощетинковых червей

Малощетинковые или почвенные черви – это один из классов кольчатых червей. Каждый сегмент их тела покрывает небольшое количество щетинок, остаток параподий. У малощетинковых червей присутствуют пищеварительная и кровеносная системы, но нет специализированных органов дыхания.

К ним относятся:

  • дождевой червь;
  • трубочник;
  • апорректода;
  • рипистес;
  • стилария;
  • элосома.

Малощетинковые черви обитают в водоемах или в почве, некоторые особи живут в обеих средах обитания. Малощетинковые черви не имеют параподий и усиков, в отличие от многощетинковых червей. Они дышат диффузно всей поверхностью тела.


Дыхание многощетинковых червей

Многощетинковые черви – это один из классов кольчатых червей, обитатели морей. Основные их представители:

  • серпула,
  • нереида,
  • пескожил,
  • морская мышь,
  • амфитрита,
  • гермиона,
  • теребелла,
  • бонеллия,
  • серпулла.

Их тело состоит из большого числа члеников. На головном отделе, образованном передними члениками, имеются рот, глаза и щупальца.

Дышат они всей поверхностью тела. У некоторых многощетинковых червей на лопастях расположены простейшие органы дыхания – перистые, кустистые или листовидные жабры. Они представляют собой выросты стенки тела в виде усиков с кровеносными сосудами на спинной ветви лопасти -параподии. Параподии пронизаны кровеносными сосудами.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.Common earthworm, Nightcrawler, Lumbricus terrestris, on wet asphalt, head raisedGemeiner Regenwurm, Tauwurm, Lumbricus terrestris; auf nassem Asphalt, Kopfende aufgerichtet


Дыхание дождевых червей

Дыхательной системы у дождевых червей нет. Они дышат всей поверхностью тела благодаря разветвленной системе капилляров. Они не нуждаются в специальных органах дыхания, так как благодаря цилиндрической форме тела отношение площади его поверхности к объему, достаточно велико. Они расходуют очень мало кислорода вследствие низкой активности, поэтому им вполне хватает кожного дыхания.

В процессе дыхания дождевых червей участвуют известковые железы, участвующие в удалении углекислого газа из крови.

Дождевые черви наделены кровеносной системой, представляющей собой одну артерию и одну вену, а также капилляры под кутикулой. Кутикула – тонкий покров, увлажняемый эпителиальным секретом.

В его крови растворен гемоглобин, который разносится по всему телу благодаря сокращению крупных сосудов при движении червя.

Так кислород распространяется по всему телу дождевого червя и способствует осуществлению процесса диффузии.

Кожа дождевого червя подвержена высыханию, поэтому оптимальная среда для их жизни – влажная. Кислород, предварительно растворенный в воде, покрывающей тело червя, попадает в кровь через капилляры.

При пересыхании кожи дождевого червя он перестает получать кислород из окружающей среды, что приведет к его гибели. Дождевой червь может потреблять необходимый для дыхания кислород даже из почвы. Кислород между частицами земли в почве вполне подойдет для дыхания червя.

После дождя воздуха между склеенными частицами земли уже не остается, поэтому червь выползает наружу, чтобы получить необходимый ему кислород.

Дыхательная система [1966 Бей-Биенко Г.Я. — Общая энтомология]

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ

Своеобразие дыхательной системы (рис. 25). Дыхательная система насекомых своеобразна и характеризуется тем, что снабжение тканей и клеток тела кислородом происходит непосредственно.

Она состоит из очень большого числа сильно разветвленных воздухоносных трубок — трахей, пронизывающих все тело; трахеи открываются наружу особыми отверстиями — дыхальцами, а мельчайшие разветвления трахей образуют трахейные капилляры — трахеолы.

Помимо того, у ряда насекомых отдельные крупные трахейные стволы образуют сильные расширения — воздушные мешки. В целом дыхательную систему насекомых нередко обозначают трахейной системой.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.Рис. 25. Трахейная система. А — окончание трахеи с трахеолами; Б — часть главнейших стволов трахей у черного таракана; В — схема поперечного ветвления трахей в сегменте; Г — схема продольных стволов трахей в сегментах (по Веберу и др.): трл — трахеолы, тр — трахеи, тем — тенидии, сер — сердце, вд — верхняя диафрагма, к — кишечник, ст — стигма, нд — нижняя диафрагма, нц — нервная цепочка

Трахеи, начинаясь на поверхности тела дыхальцами, многократно ветвятся внутри тела, оплетают ткани и органы и входят даже внутрь отдельных клеток.

Они эктодермального происхождения и их стенки сходны по строению с кожными покровами: изнутри они выложены хитиновой интимой, соответствующей кутикуле кожи, и подстилаются слоем клеток — продолжением кожной гиподермы.

Интима дает на своей внутренней поверхности нитевидные утолщения — тенидии, которые пробегают в виде спирали по стенке трахей; эти спиральные утолщения препятствуют сплющиванию трахей при движении и изгибах тела и, следовательно, обеспечивают нормальную работу трахей.

Расположение трахей внутри тела различно у разных насекомых, но у крылатых возникает ряд продольных стволов, а также поперечные перемычки между ними. Таким путем обеспечивается трахейная связь между сегментами и между боковыми сторонами тела.

Дыхальца, или стигмы, располагаются по бокам сегментов и являются метамерными образованиями: в принципе каждый сегмент имеет по паре дыхалец — по одному с каждой стороны.

Однако дыхальца исчезли на головных сегментах, на одном из сегментов груди и на вершинных сегментах брюшка; поэтому нормальным числом дыхалец у насекомых считается 10 пар — 2 пары грудных и 8 пар брюшных.

Трахейная система с таким числом дыхалец называется голопнейстической; она характерна для большинства взрослых насекомых и личинок насекомых с неполным превращением.

Но у ряда высших насекомых и особенно у их личинок и куколок число дыхалец сокращается, возникает гемипнейстическая система, которая, в свою очередь, подразделяется на несколько вариантов — перипнейстический тип (на груди лишь одна пара дыхалец), амфипнейстический (одна пара грудных и 2-3 пары на вершине брюшка), метапнейстический (развита лишь одна пара дыхалец на конце брюшка) и др. Существует еще и апнейстическая система, характеризующаяся отсутствием дыхалец; воздух проникает в замкнутую трахейную систему через поверхность тела или через особые выпячивания — трахейные жабры. Этот тип свойствен многим живущим в воде личинкам, а также личинкам некоторых паразитических насекомых — наездников и мух-тахин.

Обычно дыхальца имеют вид овального или круглого отверстия с утолщенными краями, образующими кольцеобразную раму дыхальца.

Они снабжены фильтрующим приспособлением в виде волосков и выростов, а также сложным запирающим аппаратом; с помощью специальных мышц этого аппарата дыхальца могут закрываться и не пропускать воздуха, а фильтрующее устройство предохраняет дыхательную систему от засорения при поступлении в нее воздуха.

Трахеолы лишены спиральной выкладки — тенидий, представляют собою тончайшие окончания трахейной системы и их диаметр не превышает 1 мк.

Разветвления трахей оплетают органы и ткани тела, а трахейные капилляры — трахеолы — проникают внутрь отдельных клеток.

Воздушные мешки представляют собой расширения некоторых, преимущественно продольных, стволов и отличаются от нормальных трахей отсутствием спиральных утолщений. Они известны у двукрылых, жуков, саранчовых, пчел и других насекомых.

Дыхание. При дыхании воздух через дыхальца проникает в крупные трахейные стволы и далее по разветвлениям трахей достигает трахеол, через которые и осуществляется отдача кислорода клеткам и тканям.

Поступление воздуха в трахеи происходит двояко: либо пассивно, путем диффузии, что свойственно многим мягкотелым личинкам и ряду мало активных форм, либо активно, с помощью дыхательных движений.

При дыхательных движениях брюшко изменяет свой объем путем попеременного его удлинения и укорочения или путем уплощения и расширения в дорсо-вентральном направлении; при этом те или иные дыхальца открываются или закрываются, выполняя вдыхательную или выдыхательную функцию.

Ритм дыхательных движений, а отсюда и интенсивность трахейной вентиляции, зависит от вида насекомого, его состояния и внешних условий. Так, медоносная пчела в покое может совершать 40 дыхательных движений в минуту, а при работе — до 120; у саранчовых с повышением температуры среды отмечено повышение их числа с 6 до 26 и более.

Читайте также:  Бронхиальный лаваж. Бронхоальвеолярный лаваж в диагностике бронхолегочной патологии.

Закрывание и открывание дыхалец имеет значение не только как регулирующих дыхание клапанов, но и контролирует диффузию газов и водяных паров при дыхании.

Установлено, что избыток углекислоты или недостаток кислорода в воздухе удлиняют период открытия дыхалец; в первом случае — вследствие замедления диффузии углекислоты из трахей ввиду повышенного ее содержания в воздухе, во втором — вследствие быстрого расхода кислорода.

Очевидно, что применение газообразных ядов в борьбе с вредными насекомыми будет более эффективным в средах с избытком углекислого газа или с недостатком кислорода. Через дыхальца происходит и потеря воды из организма; поэтому влажность окружающего воздуха может также влиять на работу дыхалец.

С помощью дыхательных движений или диффузии воздуха при открытых дыхальцах воздух легко проникает в крупные трахеи. Проникновение же его в тонкие трахеи и в трахеолы путем нагнетания, видимо, невозможно вследствие огромного капиллярного сопротивления. В этом случае, согласно диффузионной теории А.

Крога, кислород может поступать путем диффузии вследствие различия его парциального давления в поступающем воздухе и в концевых разветвлениях трахейной системы; расчеты показали, что чрезвычайная разветвленность трахей обеспечивает возможность поступления необходимого количества кислорода даже при том низком коэффициенте диффузии, который характерен для этого газа. В дальнейшем английский физиолог В. Вигглсворт выдвинул свою теорию трахеальной диффузии, согласно которой поступление в трахеолы воздуха из трахей зависит от изменения количества жидкости в трахеолах. При усилении жизнедеятельности насекомого в его тканях повышается содержание продуктов обмена, что повышает осмотическое давление в тканях и крови, т. е. создает гипертоническую среду. Жидкость из трахеол начинает диффундировать в клетки тканей, а ее место замещается поступающим из трахей воздухом. В состоянии покоя, наоборот, жидкость поступает из тканей в трахеолы, вытесняет из них воздух и потребление кислорода уменьшается (рис. 26).

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.Рис. 26. Схема трахеольной диффузии воздуха (по Вигглсворту): пок — ткань в покое, деят — деятельная ткань, трл — трахеолы, тр — трахея; слева трахеолы наполнены водой, справа — наполнены воздухом

Вентиляция трахейной системы обеспечивает не только поступление в организм кислорода, но и удаление из него углекислого газа.

Это достигается как при дыхательных движениях путем выдыхания, так и с помощью диффузии через кожу.

Последний способ имеет немаловажное значение ввиду того, что диффузия углекислоты через животные ткани совершается в 35 раз быстрее, чем у кислорода; этим путем у насекомых удаляется до 25% всей выделяемой углекислоты.

Биохимически дыхание представляет собой окислительный процесс, идущий за счет кислорода воздуха и сопровождающийся выделением углекислого газа.

Процесс окисления идет при участии окислительных ферментов — оксидаз, сопровождается постепенным распадом молекул расходуемых соединений — белков, жиров или углеводов — и выделением энергии.

Распад названных веществ в конечном счете завершается образованием углекислого газа, воды, а для белков — еще и аммиака; освобождающаяся при этом преимущественно тепловая и механическая энергия идет на поддержание жизнедеятельности организма. Этим определяется физиологическая необходимость дыхания.

Так как при дыхании поглощаемые и выделяемые вещества газообразны, процесс дыхания называется также газообменом; последний является одним из звеньев общего обмена веществ.

При этом соотношение между объемом выделенного углекислого газа и поглощенного кислорода, или дыхательный коэффициент, не постоянен.

При окислении углеводов дыхательный коэффициент равен единице, так как количество поглощенных молекул кислорода и выделенных молекул углекислого газа равно между собой (С6Н12О6+6О2=6СО2+6Н2О), а по закону Авогадро и объемы этих газов равны.

Если газообмен идет за счет жиров и белков, т. е. менее окисленных соединений, дыхательный коэффициент снижается до 0,7-0,8. Определение дыхательного коэффициента, как и интенсивности дыхания, производится при помощи особых приборов — микрореспирометров.

Особые формы дыхания. Не все насекомые обладают трахейной системой; некоторые мелкие формы из числа первичнобескрылых (Apterygota), а также личинки некоторых внутренних паразитов из числа наездников и мух лишены трахей и дышат через кожу. Диффузия кислорода через кожу происходит и при апнейстическом типе дыхания.

У личинок паразитических насекомых помимо кожного дыхания наблюдаются и другие способы. Так, некоторые включают свою трахейную систему в трахеи хозяина, другие прорывают покровы хозяина и выставляют свои дыхальца наружу, третьи имеют специальные выросты, служащие местом наиболее интенсивного газообмена.

Водные насекомые имеют еще более разнообразное дыхание; одни из них дышат атмосферным воздухом, другие с помощью жабр используют растворенный в воде воздух. Дыхание атмосферным воздухом происходит по-разному.

Некоторые, например жуки плавунец и водолюб, живя в воде, расходуют имеющийся запас воздуха и для его возобновления вынуждены время от времени подниматься до водной поверхности.

При этом, например, жук-плавунец выставляет наружу конец брюшка, отгибает его от надкрылий и создает запас воздуха в образовавшейся полости; с этим запасом он погружается в воду и использует его с помощью дыхалец, которые расположены у него на спинной стороне брюшка, т. е. под надкрыльями.

Некоторые жуки и их личинки добывают в воде атмосферный воздух из растений — путем включения своей трахейной системы в воздухоносные сосуды растений, либо путем использования выделяемых ими пузырьков воздуха.

Жаберное дыхание характерно для личинок многих водных насекомых — поденок, стрекоз, веснянок, ручейников, некоторых сетчатокрылых и двукрылых и пр. В большинстве эти жабры пронизаны трахеями, т. е. относятся к числу трахейных жабр (рис. 27); газообмен происходит через их стенки.

По своему строению они разнообразны, но часто имеют вид наружных ветвистых или пластинчатых образований, сидящих на месте дыхалец; сами же дыхальца при этом отсутствуют (апнейстический тип).

У личинок низших стрекоз в жабры превращены хвостовые придатки, тогда как высшие стрекозы имеют своеобразные внутренние жабры, связанные с задней кишкой; задний ее отдел, именно прямая кишка, снабжена жаберными лепестками, пронизанными многочисленными трахеями.

Личинка через анальное отверстие периодически набирает и выпускает воду, которая омывает стенки прямой кишки, отдает свой кислород и поглощает углекислоту; выбрасывание воды производится с силой и используется личинкой для движения по принципу ракетного двигателя.

У личинок комаров наблюдается два типа водного дыхания — с помощью четырех трахейных жабр на конце брюшка и с помощью дыхательной трубки на VIII сегменте брюшка, в которую открываются дыхальца; в последнем случае дыхание происходит атмосферным воздухом, для чего дыхательная трубка выставляется на поверхность воды.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.Рис. 27. Трахейные жабры. А — личинка жука вертячки; Б — личинка поденки (с удаленными левыми крыльями); В — схема трахеации жабр. (по Вейссьеру и др. из Кузнецова): ж — жабры, тр — трахеи

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых — саранчи

Дождевой червь относится к группе кольчатых червей. У него нет никаких особых органов, предназначенных специально для газообмена, и газообмен происходит путем диффузии через всю поверхность тела.

Специализированные органы им в сущности и не нужны, так как благодаря цилиндрической форме тела отношение площади поверхности к объему у них велико, а при своей относительно малой активности они расходуют не так много кислорода.

Однако у кольчатых червей имеется кровеносная система (в отличие от некоторых более простых животных и одноклеточных организмов), а в их крови растворен дыхательный пигмент гемоглобин. Сокращения крупных кровеносных сосудов прогоняют кровь вместе с растворенными в ней газами по всему телу; это же способствует и поддержанию крутых диффузионных градиентов.

Тонкая кожа дождевого червя (кутикула) постоянно увлажняется секретом находящихся в эпителии желез. В эпителии непосредственно под кутикулой расположены капилляры.

Расстояние между кровеносными сосудами и поверхностью тела невелико и это обеспечивает быструю диффузию кислорода в кровь.

Дождевые черви практически ничем не защищены от высыхания и поэтому стараются держаться только во влажной среде.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи. А. Система трахей у саранчи. Б. Строение трахеи насекомого.

Дыхательная система насекомых — саранчи

У насекомых газообмен осуществляется через систему трубочек, так называемых трахей. Такая система позволяет кислороду поступать из воздуха прямо к тканям и необходимость в его транспортировке кровью отпадает. Это гораздо более быстрый способ, нежели диффузия растворенного кислорода сквозь ткани; такой газообмен создает условия для высокой интенсивности метаболизма.

Дыхальца — парные отверстия, имеющиеся на втором и третьем грудном и на первых восьми брюшных сегментах тела насекомого, ведут в воздушные полости. От этих полостей отходят разветвленные трубочки — трахеи. Каждая трахея выстлана эпителием, секретирующим тонкий слой хитинового материала.

Обычно этот жесткий слой еще более укреплен спиральными и кольцевыми утолщениями, благодаря которым воздухоносные пути остаются открытыми, даже если в просвете трахей давление оказывается отрицательным (сравните с хрящевыми кольцами в трахее и бронхах человека).

В каждом сегменте тела трахеи разветвляются на многочисленные более мелкие трубочки, называемые трахеолами; трахеолы тоже ветвятся, пронизывая ткани насекомого, и в наиболее активных тканях, например в летательных мышцах, оканчиваются слепо внутри отдельных клеток.

Степень ветвления трахеол может меняться в зависимости от метаболических нужд тканей.

В трахеолах хитиновая выстилка отсутствует. В состоянии покоя они наполнены водянистой жидкостью; в это время кислород диффундирует по ним к тканям (а С02 — в обратном направлении) со скоростью, вполне достаточной для удовлетворения потребностей насекомого.

В активном состоянии усиление метаболической активности мышц ведет к накоплению определенных метаболитов, в частности молочной кислоты, и в тканях соответственно повышается осмотическое давление.

Когда это происходит, жидкость из трахеол под действием осмотических сил частично всасывается в ткани, и в трахеолы поступает больше воздуха, а значит, и больше кислорода, причем этот кислород подается непосредственно к тканям как раз тогда, когда они в нем нуждаются.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи. Условия, создающиеся в тканях насекомого в покое и в активном состоянии (работа трахеол).

Общий поток воздуха, проходящий через тело насекомого, регулируется механизмом, закрывающим дыхальца. Отверстие каждого дыхальца снабжено системой клапанов, управляемых очень мелкими мышцами.

Края этого отверстия покрыты волосками, которые препятствуют попаданию в дыхальца чужеродных частиц и предотвращают излишнюю потерю влаги.

Величина отверстия регулируется в зависимости от количества С02 в теле насекомого.

Усиленная активность ведет к усиленному образованию СО2. Хеморецепторы улавливают это и дыхальца открываются. Тот же стимул может вызывать и вентиляционные движения тела, особенно у крупных насекомых, таких как саранча.

Дорсовентральные мышцы, сокращаясь, делают тело насекомого более плоским, вследствие чего объем трахейной системы уменьшается и воздух выталкивается из нее наружу («выдох»).

Читайте также:  Индап - инструкция по применению, аналоги, отзывы и формы выпуска (капсулы или таблетки 2,5 мг) мочегонного лекарства для лечения отеков и снижения давления у взрослых, детей и при беременности

Всасывание воздуха («вдох») происходит пассивно, когда сегменты тела благодаря своей эластичности принимают исходную форму.

Судя по некоторым данным, грудные и брюшные дыхальца открываются и закрываются попеременно, и это в сочетании с вентиляционными движениями тела создает однонаправленный поток воздуха, который входит в тело насекомого через грудной отдел и выходит через брюшной.

Трахейная система, безусловно, весьма эффективна в смысле газообмена, однако следует учитывать, что газообмен определяется у большинства насекомых исключительно диффузией кислорода через ткани насекомого.

Диффузия же, как известно, эффективна только на малых расстояниях, и это накладывает жесткие ограничения на размеры, которых могут достигать насекомые.

Эти малые расстояния, на которых диффузия достаточно эффективна, не превышают 1 см; поэтому, хотя и встречаются насекомые длиной до 30 см, их тело не должно при этом иметь в толщину более 2 см.

— Также рекомендуем «Дыхание костных рыб — сельди.»

Оглавление темы «Вентиляция легких.»: 1. Митохондрии. Строение митохондрий. 2. Эволюция митохондрий. Газообмен. 3. Амеба — одноклеточный организм. Потребность в дыхательном аппарате. 4. Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых — саранчи. 5. Дыхание костных рыб — сельди. 6. Газообмен у млекопетающих. Дыхательная система млекопетающих. 7. Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах. 8. Плевральная полость. Механизм вентиляции легких. 9. Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания. 10. Легочная емкость. Емкость легких.

Дыхание насекомых | справочник Пестициды.ru

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.

Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи. 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]

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:

  • 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]

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]

Многие паразиты имеют настолько примитивное строение, что у них нет трахейной системы.

Отсутствуют трахеи и у некоторого количества не паразитических видов, например, у представителей Protura (Acerentomidae) и Collembola (кроме Sminthurus) (фото).

Как правило, отсутствием трахей отличаются личинки этих организмов, но, например, водный наездник Anagrusимеет трахейную систему, которая на протяжении всей жизни заполнена у него жидкостью и не функционирует.[4]

Во всех перечисленных случаях имеет место кожное дыхание. Насекомые дышат всей поверхностью тела (первые возраста личинок наездников и паразитических мух) или при помощи особых образований.

Так, у личинок мух Apanteles газообмен наиболее интенсивно протекает вблизи образования, называемого хвостовым пузырем, а у личинки желудочного овода лошади, которая живет в стенке желудка лошадей, есть красный орган, который, предположительно, тоже участвует в дыхании.[4]

Вне зависимости от способа попадания кислорода в трахеи, биохимически дыхание в любом случае представляет собой окислительный процесс потребления кислорода.

После проникновения в организм кислород окисляет при помощи ферментов-оксидаз молекулы белков, жиров и углеводов, потребленных насекомым с пищей. Это сопровождается выделением энергии и образованием метаболитов: углекислого газа, воды, аммиака.

Выделенная энергия расходуется организмом на его нужды. При дыхании у насекомых соотношение между объемами поглощенного О2 и выделенного углекислого газа не постоянно.[1]

После попадания в организм кислород не только идет к тканям, но и частично растворяется в гемолимфе.

Если в ней есть гемоглобин (дыхательный пигмент), то О2 связывается с ним и может транспортироваться к клеткам (пример – личинки комаров рода Tendipes) (фото).

Однако механизм тканевого дыхания с переносом кислорода через кровь играет у насекомых вторичную роль и может наблюдаться лишь в условиях недостатка кислорода в окружающей среде.[3]

Углекислый газ выделяется наружу не только при помощи дыхалец, но и также растворяясь в гемолимфе или диффундируя через кожу.[3]

Некоторые дыхательные яды (фумиганты) обладают способностью блокировать дыхательные ферменты (например, фосфористый водород). Однако, если подействовать этими ядами на насекомых, находящихся в диапаузе, смертельная доза токсинов может не привести к их гибели. Это вызвано тем, что во время диапаузы интенсивность газообмена падает в несколько раз.[3]

Для преодоления этой проблемы используют несколько приемов:

  • Фумигация в вакуумной камере: отсутствие килорода увеличивает интенсивность дыхания в несколько раз, заставляея тем самым насекомое вдыхать «читсый» фумигант.
  • Увеличение сроков экспозиции.
  • Увеличение концентрации фумиганта.

Литературные источники:

1.

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. — 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. — 416 с.,ил.

2.

Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., ил.  

3.

Захваткин Ю.А., Курс общей энтомологии, Москва, «Колос», 2001 — 376 с.

4.

Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. — М.Л. Советская наука. 1949.—900 с., ил.

Изображения (переработаны):

5.

Догель В.А. Зоология беспозвоночных. /Под ред. проф. Полянского Ю. И. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.школа., 1981. – 606 с., Иллюстрации из книги ©

6.

Collembola, by  Natalie Tapson, по лицензии CC BY-NC-SA

7.8.

Rat-tailed Maggots, by  Leonora Enking, по лицензии CC BY-SA

Свернуть Список всех источников

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector