Putukate puhul peegeldab see kõige täpsemini nende elustiili. Kuna need olendid on alati maapinnast kõrgemal, hingavad nad eranditult tänu hingetorudele, mis on neis palju rohkem arenenud kui teistel meie planeedi elanikel. Ausalt öeldes tasub rõhutada, et on olemas mõned putukate superklassid, kes elavad veekeskkonnas või käivad seal sageli. Sel juhul kujutavad putukate hingamissüsteemi lõpused. Tegemist on aga selle klassi üliharuldaste liikidega, mistõttu vaatleme neid ka väga lühidalt. Liigume edasi selle bioloogia osa üksikasjalikuma uurimise juurde.

ühised andmed

Niisiis ilmub putukate hingamissüsteem meile hingetoru kujul. Neist väljub arvukalt harusid, mis levivad kõikidesse keha elutähtsatesse organitesse ja süsteemidesse. Kogu keha, välja arvatud pea (st rindkere piirkond ja kõht), on kaetud väljapääsuavadega - spiraalidega. Nad moodustavad hingetoru süsteemi, tänu millele saab enamik putukaid hingata läbi oma keha pinna.

Väärib märkimist, et need spiraalid on spetsiaalsete ventiilidega usaldusväärselt kaitstud keskkonnaärritajate eest. Nad reageerivad kiiresti õhuvoolule tänu hästi arenenud lihastele. Samuti on oluline teada, et iga kehasegmendi külgedel leidub spiraale. Nende aukude suurus on reguleeritav, mille tõttu hingetoru luumen muutub.

Ventilatsiooniprotsess

Putukate hingamise põhjalikuks mõistmiseks on oluline kõigepealt mõista, et iga kehas paiknev hingetorusüsteem on alati ventileeritud. Vajalik õhuvahetus tekib tänu sellele, et piki korpust paiknevad ventiilid avanevad ja sulguvad jämedalt öeldes kindla ajakava järgi ehk koordineeritult. Mõelge näiteks sellele, kuidas sarnane protsess toimub jaaniussidel. Õhu sisenemisel avanevad eesmised 4 spiraali (nende hulgas kaks rindkere ja kaks kõhu eesmist). Sel ajal on kõik teised (6 tagumist) suletud asendis. Pärast õhu sisenemist kehasse sulguvad kõik spiraalid ja seejärel toimub avanemine järgmises järjestuses: 6 tagumist avanevad ja 4 eesmist jäävad suletuks.

Põhilised hingamisliigutused

Paljud aastad tagasi märkasid teadlased putukate hingamist uurides, et nende keha tõmbub teatud viisil kokku ja lahti. See protsess osutus sünkroonseks hapniku kehasse sisenemise protsessiga ja seetõttu jõuti järeldusele, et paljud lülijalgsete esindajad hingavad täpselt tänu standardsetele mehaanilistele toimingutele. Seega võib putukate hingamissüsteem toimida kõhu üksikute osade kokkutõmbumise tõttu. Seda tüüpi "hingamine" on iseloomulik peamiselt kõigile maapealsetele olenditele. Samu isikuid, kes elavad osaliselt või täielikult vees, iseloomustab mõne rindkere piirkonna vähenemine. Samuti on oluline meeles pidada, et väljahingamisel toimub lihaste kokkutõmbumine. Kui õhk siseneb kehasse, laienevad kõik putuka kõhu- ja rindkere segmendid ja lõdvestuvad täielikult.

Hingetoru struktuur

Just hingetoru, nagu eespool mainitud, esindab putukate hingamissüsteemi. Laste jaoks võib selline kontseptsioon osutuda liiga keeruliseks, nii et kui selgitate oma lapsele seda bioloogilist protsessi, siis öelge talle kõigepealt, milline see hingamiselund välja näeb. Peaaegu kõigil putukatel on iga hingetoru eraldi olemasolev tüvi. See pärineb klapist, mille kaudu spiraak läbib. Hingetoru torust väljuvad oksad, mis on spiraali kujul. Iga selline haru on moodustatud väga tihedast küünenahast, mis on alati kindlalt oma kohale kinnitatud. Tänu sellele ei pudene oksad maha, ei lähe sassi, seetõttu säilivad putukakehas alati lüngad, mille kaudu hapnik ja süsihappegaas normaalselt ringlevad ning ilma milleta on selle klassi elu ebareaalne.

Mille poolest erinevad lendavad putukad?

Lennata oskavate putukate hingamissüsteem näeb välja veidi teistsugune. Sel juhul on nende organismid varustatud nn õhukottidega. Need moodustuvad hingetoru torude laienemise tõttu. Pealegi on need pikendused palju suuremad kui hingamisorgani algne laius. Selliste kottide iseloomulik tunnus on ka see, et neil puuduvad spiraalsed tihendid, mistõttu käituvad nad putuka keha sees palju liikuvamalt. Lendavate putukate õhukottide paisumine ja kokkutõmbumine toimub passiivselt. Sissehingamisel keha suureneb, väljahingamisel vastavalt väheneb. Selles protsessis osalevad ainult lihased, mis kõike kontrollivad. Samuti on oluline märkida, et lendavate putukate hingamissüsteem on loodud nii, et nad saaksid pikema aja jooksul rohkem hapnikku omastada.

Putukad, kellel on lõpused

Veekogude lülijalgsetel on nagu kaladelgi lõpused ja lõpuseavad. Sel juhul toimub hingamisprotsess ikkagi tänu hingetorule, kuid see süsteem kehas on suletud. Seega ei satu hapnik veest kehasse mitte spiraalide, vaid lõpusepilude kaudu, misjärel see torudesse ja spiraalidesse. Kui putukas on paigutatud nii, et kasvamise käigus satub ta veekeskkonnast välja, hakkab elama maapinnal või õhus, siis muutuvad lõpused jäänukiks, mis kaob. Hingetoru süsteem hakkab aktiivsemalt arenema, torud ja spiraalid muutuvad tugevamaks ning hingamisprotsessil pole lõpustega enam mingit pistmist.

Järeldus

Põgusalt uurisime, mis tüüpi putukatel hingamiselundid on, kuidas see on iseloomulik ja milliseid sorte seda looduses leidub. Kui süveneda, saate teada, et erinevate kategooriate lülijalgsete hingamissüsteemid on üksteisest väga erinevad ja enamasti sõltuvad nende omadused teatud liikide elupaigast.

Kell putukad vees elades toimub hingamine kahel viisil. See sõltub sellest, milline on nende hingetoru süsteemi struktuur.

Paljudel veeorganismidel on suletud hingetoru süsteem, milles spiraalid ei tööta. See on suletud ja selles puuduvad väljapääsud. Hingetõmme See viiakse läbi lõpuste abil - keha väljakasvud, millesse hingetoru siseneb ja rikkalikult hargneb. Õhukesed trahheoolid tulevad lõpuste pinnale nii lähedale, et hapnik hakkab nende kaudu difundeeruma. See võimaldab osadel vees elavatel putukatel (kärbsekärbeste vastsed ja nümfid, kivikärbsed, maikunstid, kiilid) läbi viia gaasivahetust. Maapealsele eksistentsile üleminekul (täiskasvanuteks muutumisel) vähenevad lõpused ja hingetoru süsteem on suletud.

Muudel juhtudel toimub veeputukate hingamine atmosfääriõhuga. Nendel putukatel on avatud hingetoru süsteem. Nad võtavad õhku läbi spiraalide, hõljuvad pinnale ja laskuvad seejärel vee alla, kuni see on ära kasutatud. Sellega seoses on neil kaks struktuurilist tunnust:

• esiteks välja töötatud õhukotid, milles saab hoida suuri õhukoguseid,
• teiseks välja töötatud spiraalide lukustusmehhanism, mis ei lase vett hingetoru süsteemi.

Võimalikud on ka muud funktsioonid. Näiteks ujuva mardika vastsel paiknevad spiraalid keha tagumises otsas. Kui tal on vaja "hingata", ujub ta pinnale, võtab vertikaalse asendi "tagurpidi" ja paljastab selle osa, kus stigmad asuvad.

Tavalise sääse vastsel ulatub omavahel ühendatud kõhupiirkonna 8 ja 9 segmendist üles ja tagasi hingamistoru, mille lõpus avanevad peamised hingetoru tüved. Kui toru on vee kohal paljastatud, saab putukas õhku tüvede vahede kaudu. Peaaegu sama, kuid rohkem väljendunud toru leidub Eristalise vastsetes. See moodustumine on neis nii väljendunud, et selle olemasolu ja putuka enda halli värvi tõttu nimetatakse selliseid vastseid "rottideks". Olenevalt suuremal või väiksemal sügavusel viibimisest võib "roti" saba pikkust muuta. (foto)

Täiskasvanud ujujate hingamine on huvitav. Neil on välja arenenud elytra, mis kummardub külgedelt alla ja sissepoole, keha poole. Kokkuvolditud elytraga pinnale hõljudes haarab mardikas õhumulli, mis siseneb subelytraalruumi. Seal avanevad spiraalid. Seega uuendab ujuja hapnikuvarusid. Ujuja perekonda Dyliscus võib tõusude vahel vee all viibida 8 minutit, Hyphidrus umbes 14 minutit, Hydroporus kuni pool tundi. Pärast esimest jääalust pakast säilitavad ka mardikad oma elujõulisuse. Nad leiavad vee alt õhumulle ja ujuvad neist niimoodi üle, et “võtavad” need elytra alla.

Veekeskkonnas toimub õhu kogunemine keha kõhupiirkonna karvade vahel. Neid ei niisutata, seega moodustub nende vahele õhuvarustus. Kui putukas ujub vee all, tundub tema kõhuosa õhkpadja tõttu hõbedane.

Atmosfääriõhku hingavate veeputukate puhul tuleks need väikesed hapnikuvarud, mille nad pinnalt kinni püüavad, väga kiiresti ära kasutada, kuid seda ei juhtu. Miks? Fakt on see, et hapnik hajub veest õhumullidesse ja süsinikdioksiid pääseb neist osaliselt vette. Seega saab putukas vee alla õhku võttes hapnikuvaru, mis mõneks ajaks end täiendab. Protsess sõltub suuresti temperatuurist. Näiteks võib Plea putukas elada keedetud vees soojal temperatuuril 5–6 tundi ja külmal temperatuuril 3 päeva.

Inimesed, kes bioloogiat hästi ei tunne, ei mõista tavaliselt selgrootute ehitust. Kas neil on verd ja kas neil on aju? Kas putukad hingavad? Valdav enamus elusorganisme vajab elamiseks hapnikku. See oksüdeerib sissetulevad ained – jagab need struktuurilt lihtsamateks. Taimed kasutavad ka hingamisprotsessis hapnikku. Seda elementi ei vaja ainult anaeroobsed mikroorganismid ja mõned mitmerakulised loomad. Kuid nad ka hingavad, kasutavad oksüdeerimiseks ainult muid orgaanilisi või anorgaanilisi aineid.

Väikeste olendite maailm

Putukad on väikesed organismid, mille suurus ei ületa paari sentimeetrit. Nende struktuur ei võimalda tänapäevastes tingimustes mahtu ja kaalu suurendada. Sama ei saa öelda iidsete lülijalgsete kohta, kes elasid dinosauruste ajal ja isegi varem. Neil päevil oli atmosfäär hoopis teistsugune: erinev õhutihedus, gaaside koostis. Ja planeet Maa ise kaalus vähem. Kiilid ulatusid kauges minevikus üle poole meetri.

Kuidas putukad hingavad? Ja mis takistas neil areneda tänapäevastes tingimustes näiteks kassi suuruseks? Teadlased usuvad, et see on teatud tüüpi hingamissüsteem.

Osa taksonoomiast

Putukad kuuluvad hingetoru-hingamisalatüüpi (Tracheata). Lülijalgsete tüübi alla kuuluvad ka lõpusehingajate (vähid) ja tšelitserite (ämblikud, skorpionid, lestad jne) alatüübid.

Kuidas putukad hingavad?

Juba alamtüübi nimi räägib hingamisviisist. Kuid kelitserid hingavad sarnaselt. Putukad omandasid evolutsiooni käigus keerulise hingetoru süsteemi. Hingetoru on sisemised torud, mis kannavad õhku keharakkudesse. Hingetoru süsteem pole lihtne, sest hingetoru hargneb tohutul hulgal õhukesteks torudeks. Igaüks neist läheneb väikesele rakurühmale. Putukate hingetoru võrgustik sarnaneb selgroogsete veresoonte ja kapillaaride süsteemiga.

Putukate spiraalid

Õhk siseneb hingetorusse läbi spiraalide – spetsiaalsete avade putukate kehal. Spiraklid – stigmad – paiknevad paarikaupa, tavaliselt keha külgedel. Õhu sissevõtu reguleerimine on tagatud spetsiaalsete lukustusseadmetega.

Igast spiraalist lahkuvad tavaliselt kolm hingetoru sümmeetrilist suurt haru:

1. Seljaosa. Varustab hapnikku dorsaalsesse veresoone hemolümfi ja seljalihastega.
2. Vistseraalne. Teenib seedesüsteemi ja reproduktiivorganeid.
3. Ventraalne. Teenib kõhulihaseid ja närviahelat.

Putukate trahheoolid

Hingetoru otsad hargnevad väga õhukesteks kapillaartorudeks – trahheoolideks. Nende läbimõõt on alla 1 mikromeetri. Rakkudevahelises ruumis hargnevad trahheoolid, mis põimivad rakke. Need on hingetoru süsteemi funktsionaalne osa, tagades hapniku difusiooni keharakkudesse.

Lisaharidus

Kuidas enamik putukaid hingab? Hingamisorganid on hingetoru. Mõnel lülijalgsel on aga ka õhukotid. Selline struktuur meenutab lindude kopse või pigem õhukotte, et suurendada õhuhulka kehas. Paistes kohti leidub kiiresti lendavatel putukatel (mesilased, kärbsed). Nad asuvad piki hingetoru tüvesid. Lennu ajal toimuvate kehalihaste kokkutõmbumise tulemusena õhukotid surutakse kokku ja sirguvad, suurendades õhu sissevõttu ja väljutamist.

Millise elundiga hingavad vees elavad putukad?

Näiteks Kesk-Venemaal elav hõbeämblik veedab suurema osa oma elust vee all. Ta kannab endaga kaasas õhumulle. Seega ei pidanud ta hingamissüsteemis midagi muutma. Ämblikel on sarnane hingetoru süsteem nagu putukatel.

Ujumismardikas on Kesk-Venemaa tiikide tavaline elanik. Ta hingab ka hingetoru kaudu. See tõuseb perioodiliselt veepinnale, paljastab kõhu otsa. Õhk siseneb elytra alla ja hoitakse seal. Veemardikas kannab endaga kaasas hapnikuvaru.

Sama teevad ka ülejäänud veemardikad. Tuulekeeris jahib tiigi pinnal, kuid ohus sukeldudes võtab ta kaasa ka õhu. See näeb välja nagu läikiv kest kõhu otsas.

Paljud vesiputukad võtavad pinnalt ka mulli kujul õhku. Nagu näiteks sujuvus. See kannab endaga kaasas kõhu otsa külge kinnitatud õhumulli. Selline seade aitab tal veelgi paremini ujuda.

Mõnedel vesiputukatel (vesiskorpion, ranatra) on kõhu otsas spetsiaalne toru. See koosneb kahest soonega poolest. Viga liigutab kõhtu – teeb hingamisliigutusi. Toru kaudu siseneb õhk spiraalidesse.

Vastsete hingamiselundid

Täiskasvanud putukad hingavad hingetoru kaudu. Vastsetel on mitmekesisemad hingamiselundid. Millised putukate vastsed hingavad läbi hingetoru? Maa esindajatel on hingetoru süsteem. Näiteks liblika röövikutel on keha külgedel 9 paari stigmasid. Esimene paar on rinnal, ülejäänud on kõhu segmentidel. Mõnikord on teine ​​​​spiraklite paar suletud.

Enamikul veeputukatel ja nende vastsetel on ka hingetoru süsteem. Kuid tohutul hulgal esindajatel on lõpustega sarnased moodustised. Need on väljakasvud, mis asuvad spiraalide kohtades. Hapnik siseneb kehasse hingetoru väljakasvude õhukeste katete kaudu. Nii hingavad maipõrra, kivi- ja kärbseseene vastsed. Dragonfly vastsetel on ka hingetoru lõpused, kuid need asuvad soolestikus, see tähendab keha sees.

Vereussil on filiformsed lõpused, kuid see neelab suures koguses hapnikku kogu keha pinnalt. Vereussi kehas on alati hapnikuvaru. Sel põhjusel võib ta elada saastunud veekogudes.

Cirrus sääse vastsed (perekond paksukehalised sääsed) hingavad vees lahustunud hapnikku, neelates seda kogu kehapinnaga.

Nukkude hingamiselundid

Kuidas nukufaasi putukad hingavad? Arvatakse, et putukate arengu kolmas etapp on liikumatu. Kuid isegi liblika nukud võivad oma kõhtu liigutada. Ja lepatriinu krüsal noogutab pead, peletades ilmselt vaenlasi eemale. Selle etapi putukad hingavad läbi hingetoru.

Veeputukate nukkude hulgas on väga liikuvaid isendeid. Need on näiteks verdimevad sääsed. Nende nukud tõusevad regulaarselt veepinnale, et imeda õhku läbi spetsiaalsete kõhuõõne otsas olevate torude.

Hariliku sääse nukk sarnaneb hariliku sääse nukuga. Kuid see ei tõuse veepinnale enne täiskasvanu vabastamist. Hingamisorgan on keha terviklik osa.

Kuidas hingavad putukad, kellel pole hingetoru? Mõnede esmaste tiibadeta putukate ja kudedes elavate vastsete hingamiselundid on nahk. Need on gaaside läbilaskmiseks piisavalt õhukesed. Süsinikdioksiid eraldub ka läbi küünenaha, mida on osaliselt täheldatud hingetoruga putukatel.

Putukad liigutavad sageli oma kõhtu – teevad hingamisliigutusi. Lennu ajal suureneb hingamissagedus. Hingamislihased tõmbuvad kokku ja lõdvestuvad näiteks puhkeseisundis mesilasel umbes 40 korda minutis. Lennu ajal mitu korda sagedamini.

Primitiivsematel putukatel spiraalid ei sulgu. Neid kaitsevad aga karvad prahi eest. Keerulisematel lülijalgsetel on stigmad võimelised avanema ja sulguma, et reguleerida õhu sissevõttu. Lisaks võib osa spiraalidest olla sissehingamiseks ja teine ​​​​osa õhu väljahingamiseks.

Huvitav on see, et putukate stigmad on erineva kuju ja värviga. Need võivad olla ümmargused, ovaalsed, kolmnurksed. Nende värvus erineb mõnikord ümbritseva küünenaha värvist.

Seega lõi loodus hingetoru süsteemi enne kopsude ilmumist. See süsteem on hästi organiseeritud. Spiraalsüsteem tagab pideva õhuvoolu. Hapnik kantakse kõikidesse keharakkudesse.

Näita kõike

Maapealsete putukate hingamisprotsess

Kõige lihtsamatel juhtudel

Õhku siseneb kogu aeg, nagu ka süsinikdioksiidist vabanemist. Sellises konstantses režiimis toimub hingamine primitiivsetel putukatel ja mitteaktiivsetel liikidel, kes elavad kõrge õhuniiskuse tingimustes.

Kuivades biotoopides

. Kuivadesse biotoopidesse elama asunud liikide puhul on hingamismehhanism mõnevõrra keeruline. Suurenenud hapnikuvajadusega aktiivsetel putukatel ilmnevad hingamisliigutused, mis sunnivad õhku sisse ja väljutavad seda sealt. Need liigutused seisnevad lihaste pinges ja lõdvestamises, pakkudes muutusi nende mahus, mis viib ventilatsiooni ja õhukottideni.

Video demonstreerib palvetava mantise hingamise protsessi

Sulgemisseadmete töö vähendab veekadu hingamisprotsessis. (video)

Hingamisliigutuste ajal eemalduvad nad üksteisest ja lähenevad üksteisele ning Hymenoptera teevad ka teleskoopliigutusi, st rõngad tõmmatakse “väljahingamisel” üksteise sisse ja sirguvad “inspiratsiooni” ajal. Samas on aktiivne hingamisliikumine, mis on põhjustatud lihaste kokkutõmbumisest, just nimelt “väljahingamine”, mitte “sissehingamine”, erinevalt inimestest ja loomadest, mille puhul on vastupidi.

Hingamisliigutuste rütm võib olla erinev ja sõltub paljudest teguritest, näiteks temperatuurist: 27 kraadi juures tehakse Melanoplusi täkkes 25,6 hingamisliigutust minutis ja 9 kraadi juures vaid 9. Enne kui paljud intensiivistavad hingamist , ja selle käigus peatuvad sageli sisse- ja väljahingamised. Mesilasel on puhkeolekus 40 hingetõmmet ja töötamise ajal 120 hingetõmmet.

Mõned teadlased kirjutavad, et vaatamata hingamisliigutuste olemasolule ei ole putukatel tüüpilisi sisse- ja väljahingamisi. Sellega võib nõustuda, võttes arvesse mitmete taksonite iseärasusi. Seega jaaniussidel siseneb õhk kehasse eesmiste aurude kaudu ja väljub tagumiste aurude kaudu, mis tekitab erinevusi "tavalisest" hingamisest. Muide, sama putuka puhul võib suurenenud süsihappegaasisisaldusega õhk sissepoole hakata liikuma vastupidises suunas: seda saab tõmmata kõhu kaudu sisse ja välja.

Kuidas veeputukad hingavad?

Vees elavatel putukatel toimub hingamine kahel viisil. See sõltub sellest, mis struktuur neil on.

Paljud veeorganismid on suletud, milles nad ei toimi. See on suletud ja selles puuduvad väljapääsud. Hingamine toimub koos - keha väljakasvud, mis sisenevad ja hargnevad ohtralt. Õhukesed trahheoolid tulevad pinnale nii lähedale, et hapnik hakkab nende kaudu difundeeruma. See võimaldab mõnedel vees elavatel putukatel (ja siiber-, kivi-, mai-, kiili-) gaasivahetust läbi viia. Maapealsele eksistentsile üleminekul (muutumisel) nad redutseeritakse ja suletud olekust muutub see lahtiseks.

Muudel juhtudel toimub veeputukate hingamine atmosfääriõhuga. Sellistel putukatel on avatud. Nad võtavad õhku läbi, ujuvad pinnale ja vajuvad seejärel vee alla, kuni see on ära kasutatud. Sellega seoses on neil kaks struktuurilist tunnust:

Võimalikud on ka muud funktsioonid. Näiteks ujuva mardika puhul asuvad nad keha tagumises otsas. Kui tal on vaja "hingata", ujub ta pinnale, võtab vertikaalasendi "tagurpidi" ja paljastab selle osa, kus need asuvad.

Täiskasvanud ujujate hingamine on huvitav. Need on arenenud külgedelt allapoole ja sissepoole painutades keha poole. Kokkuvolditud elytraga pinnale hõljudes haarab mardikas õhumulli, mis siseneb subelytraalruumi. Seal nad avanevad. Seega uuendab ujuja hapnikuvarusid. Ujuja perekonda Dyliscus võib tõusude vahel vee all viibida 8 minutit, Hyphidrus umbes 14 minutit, Hydroporus kuni pool tundi. Pärast esimest jääalust pakast säilitavad ka mardikad oma elujõulisuse. Nad leiavad vee alt õhumulle ja ujuvad nende kohal, et neid alla "korjata".

Veekeskkonnas toimub õhu kogunemine keha kõhupiirkonna karvade vahel. Neid ei niisutata, seega moodustub nende vahele õhuvarustus. Kui putukas ujub vee all, tundub tema kõhuosa õhkpadja tõttu hõbedane.

Atmosfääriõhku hingavate veeputukate puhul tuleks need väikesed hapnikuvarud, mille nad pinnalt kinni püüavad, väga kiiresti ära kasutada, kuid seda ei juhtu. Miks? Fakt on see, et hapnik hajub veest õhumullidesse ja süsinikdioksiid pääseb neist osaliselt vette. Seega saab putukas vee alla õhku võttes hapnikuvaru, mis mõneks ajaks end täiendab. Protsess sõltub suuresti temperatuurist. Näiteks võib Plea putukas elada keedetud vees soojal temperatuuril 5–6 tundi ja külmal temperatuuril 3 päeva.

Kõigil neil juhtudel toimub naha hingamine. Putukad hingavad kogu keha pinda (esimesed staarid