Анатомія та фізіологія комах
Анатомія та фізіологія комах. Органи дихання
Будова трахейної системи. Дихання комах здійснюється через систему трахей, поширених по всьому тілу, рідше через поверхню шкірних покривів. Трахеї представлені порожнистими трубками, вистеленими хітином у вигляді спіральних потовщень, що перешкоджають спаданню трахей під час руху та вигинів тіла. Трахеї розгалужуються на дрібні капіляри - трахеоли діаметром менше 1 мкм, що доставляють кисень повітря безпосередньо до тканин і клітин тіла.
Зовні трахеї відкриваються парними дихальцями, розташованими з обох боків тіла. У більшості дорослих комах і личинок комах з неповним перетворенням розвинуто десять пар дихаль - дві пари на грудях і вісім пар на черевці. Але в ряду груп вищих комах і особливо їх личинок і лялечок число дихальців скорочується або вони відсутні (первиннобезкрилі, личинки паразитичних і водних комах). У прямокрилих, жуків, бджолиних, двокрилих і деяких інших комах, що літають, розвинені повітряні мішки, що представляють місцеве розширення трахейних стволів, що йдуть від дихаль. Вони позбавлені спіральних потовщень, і їхня порожнина може спадатися при видиху повітря.
Дихання. Надходження повітря до трахейної системи відбувається найчастіше активно, за допомогою дихальних рухів. У цьому ті чи інші дихальця відкриваються чи закриваються, виконуючи вдих чи видих. Ритм дихальних рухів залежить від виду комахи, її стану та зовнішніх умов. Так, медоносна бджола у спокої здійснює близько 40 дихальних рухів за 1 хв, а у русі — до 120; у деяких саранових збільшення їх числа від 6 до 26 і більше відбувається при підвищенні температури середовища від 0 ° С до 27 ° С і вище.
У багатьох видів комах повітря вдихаєтьсячерез грудні та видихається через черевні дихальні. Ритм роботи дихаль пов'язаний із дихальними рухами черевця; при підвищенні та зниженні тиску повітря, що викликаються цими рухами, одні дихальця відкриваються назовні, інші – всередину тіла комахи. Проте під впливом великих доз вуглекислого газу, різних отрут, котрий іноді без видимих причин циркуляція повітря може змінитися, т. е. він починає надходити через черевні дихальця і виходити через грудні. Крім цього, при підвищенні вмісту вуглекислого газу та нестачі кисню в навколишньому середовищі дихальця залишаються відкритими триваліший час, у зв'язку з чим фумігація приміщення проти шкідників буде більш ефективною.
Дихання є окисний процес, що йде за рахунок споживання кисню і виділення вуглекислоти. Процес окислення йде за участю окислювальних ферментів — оксидаз і супроводжується поступовим розщепленням молекул сполук, що витрачаються, — вуглеводів, жирів, білків — і виділенням енергії. Розщеплення цих сполук в кінцевому підсумку завершується утворенням вуглекислого газу і води, а для білків ще й появою продуктів розпаду, що зв'язуються в більш безпечні для організму сполуки типу сечовини та її солей.
Таким чином, дихання супроводжується газообміном. Процес газообміну характеризується дихальним коефіцієнтом (ДК), що становить відношення виділеного вуглекислого газу до загальної кількості поглиненого кисню. За цим показником можна судити, які речовини використовуються в даний момент як джерело енергії. При окисленні вуглеводів ДК = 1, з використанням менш окислених сполук жирів ДК знижується до 0,7, а білків — до 0,77—0,82. Наприклад, при голодуванні тарганів ДК знижується до 0,65-0,85, що відповідає переважномувитрачання раніше запасених жирів.
Інші форми дихання. Дихання водних комах відбувається як з допомогою атмосферного повітря, і з допомогою використання повітря, розчиненого у питній воді. Так, жуки-плавунці, живучи у воді, дихають за рахунок атмосферного повітря, запасеного під надкрилами на кінці черевця, і іноді піднімаються на поверхню для відновлення його запасів. Жуки з роду райдужниць добувають атмосферне повітря з повітроносних судин водяних рослин.
При використанні повітря, розчиненого у воді, комахи дихають за допомогою зябер. Зябра представлені зовнішніми гіллястими або пластинчастими утвореннями, що знаходяться на місці відсутніх дихаль. Вони розвинені у личинок поденок, бабок, потічків, деяких двокрилих. У личинок різнокрилих бабок зябра ректальні, тобто є внутрішніми органами і знаходяться у прямій кишці.
Багато видів первиннобезкрилих комах та личинки внутрішніх паразитів, позбавлені трахей, дихають безпосередньо через шкірні покриви. Можливість такого дихання забезпечується порівняно високою проникністю кутикули для газів. У зв'язку з тим, що дифузія вуглекислоти через тваринні тканини відбувається в 35 разів швидше, ніж кисню, до 25% всієї вуглекислоти, що виділяється, видаляється через шкірні покриви і у комах, що мають розвинену трахейну систему.
Температура тіла. Комахи відносяться до тварин із непостійною температурою тіла. Вона залежить від інтенсивності процесів утворення тепла та його віддачі. Джерелами утворення тепла у комах є, з одного боку, процеси обміну речовин в організмі, що супроводжуються виділенням теплової енергії, та промениста енергія сонця або нагріте їм повітря – з іншого.
За даними І. Д. Стрельникова, температура тіла комах, які перебувають у спокої і нещо піддаються опроміненню сонцем, приблизно дорівнює температурі навколишнього середовища. У зв'язку з тим, що температурний оптимум для багатьох видів коливається близько 20...35 °С, комахи можуть у відомих межах регулювати температуру тіла за рахунок зміни м'язової активності (рух, політ) або пересування на більш нагріті або прохолодні ділянки, іноді за рахунок зміни пози. Відоме значення у регуляції температури тіла можуть мати випаровування води з поверхні шкірних покривів та вентиляція трахей, особливо за допомогою повітряних мішків.