Як дихають комахи?

Комахам, як і людям, для життя потрібен кисень, і вони виробляють вуглекислий газ як побічний продукт. Однак на цьому подібність між дихальними системами комах та людини, по суті, закінчується. Комахи не мають легень, і вони не переносять кисень через систему кровообігу, як це роблять люди. Натомість дихальна система комах заснована на простому газообміні, при якому тіло комахи омивається киснем і викидається вуглекислий газ.

Дихальна система комах

У комах повітря потрапляє у дихальну систему через низку зовнішніх отворів, які називають дихальцями. Ці дихальця, які у деяких комах діють як м'язові клапани, ведуть до внутрішньої дихальної системи, що складається з переплетених трубок, званих трахеями.

Щоб спростити концепцію дихальної системи комах, уявіть її як губку. Губка має невеликі отвори, які дозволяють воді усередині зволожувати її. Так само отвори дихальця пропускають повітря у внутрішню систему трахеї, омиваючи тканини комахи киснем. Вуглекислий газ, метаболічні відходи, виходить із організму через дихальця.

Як комахи контролюють дихання?

Комахи можуть певною мірою контролювати дихання. Вони можуть відкривати та закривати дихальця за допомогою м'язових скорочень. Наприклад, комаха, яка живе в умовах пустелі, може тримати свої дихальця закритими, щоб запобігти втраті вологи. Це досягається за рахунок скорочення м'язів, що оточують дихальце. Щоб відкрити дихальце, м'язи розслаблюються.

Комахи можуть накачувати м'язи, щоб нагнітати повітря в трахеальні трубки, тим самим прискорюючи доставку кисню.У разі спеки або стресу комахи можуть навіть випускати повітря, почергово відкриваючи різні дихальні засоби і використовуючи м'язи для розширення або скорочення свого тіла. Однак, швидкість дифузії газу або заповнення внутрішньої порожнини повітрям контролювати не можна. Через це обмеження, поки комахи продовжують дихати за допомогою системи дихання і трахеї, з погляду еволюції вони навряд чи стануть набагато більшими, ніж зараз.

Як дихають водні комахи?

У той час як кисню багато в повітрі (200 000 частин на мільйон), він значно менш доступний у воді (15 частин на мільйон у прохолодній проточній воді). Незважаючи на цю респіраторну проблему, багато комах живуть у воді принаймні на деяких стадіях свого життєвого циклу.

Як водні комахи одержують необхідний їм кисень, перебуваючи під водою? Щоб збільшити поглинання кисню у воді, всі водні комахи, крім найменших, використовують інноваційні структури, такі як зяброві системи та структури, подібні до людських трубок і аквалангів, щоб втягувати кисень і витісняти вуглекислий газ.

Комахи з зябрами

У багатьох комах, що мешкають у воді, є зябра-трахеї, які являють собою багатошарові розширення їх тіл, які дозволяють їм поглинати більшу кількість кисню з води. Ці зябра найчастіше розташовані на черевці, але в деяких комах вони знаходяться у дивних та несподіваних місцях. У деяких веснянок, наприклад, анальні зябра виглядають як скупчення ниток, що відходять від їх задніх кінців. У німф бабок є зябра у прямій кишці.

Гемоглобін може затримувати кисень

Гемоглобін може сприяти захопленню молекул кисню з води. Личинки некусаючих мошок із сімейства Chironomidae і деяких інших груп комах мають гемоглобін, як і хребетні. Личинок хірономід часто називають мотилем, тому що гемоглобін надає їм яскраво-червоного кольору. Мотиль може процвітати у воді із винятково низьким рівнем кисню. Звиваючись в мулистому дні озер і ставків, мотиль здатний насичувати гемоглобін киснем. Коли вони перестають рухатися, гемоглобін виділяє кисень, що дозволяє їм дихати навіть у забрудненому водному середовищі. Цей резервний запас кисню може тривати всього кілька хвилин, але зазвичай цього часу достатньо, щоб комаха перемістилася більш насичену киснем воду.

Система снорклінгу

Деякі водні комахи, такі як щурині личинки, підтримують зв'язок з повітрям на поверхні через структуру, схожу на трубку. Деякі комахи мають модифіковані дихальні, які можуть проникати в підводні частини водних рослин і отримувати кисень з повітряних каналів усередині їх коріння або стебла.

Підводне плавання з аквалангом

Деякі водні жуки та справжні жуки можуть пірнати, несучи з собою тимчасовий міхур повітря, подібно до аквалангіста, який носить балон з повітрям. Інші, такі як жуки, підтримують постійну повітряну плівку навколо свого тіла. Ці водні комахи захищені сітчастою мережею волосків, які відштовхують воду, забезпечуючи їм постійний приплив повітря, з якого вони можуть черпати кисень. Ця структура повітряного простору, яка називається пластроном, дозволяє їм постійно залишатися під водою.

Джерела

Гуллан, П.Дж. та Кренстон, П.С. «Комахи: нарис ентомології, 3-тє видання». Уайлі-Блеквелл, 2004 р.

Меррітт, Річард Ст і Каммінс, Кеннет Ст."Введення у водних комах Північної Америки". Видавництво Кендалл / Хант, 1978

Мейєр, Джон Р. "Дихання водних комах". Кафедра ентомології Державного університету Північної Кароліни (2015).

Трахея

Трахея – важлива частина дихальних шляхів, що сполучає горло з бронхами. Саме з цього органу в легені надходить повітря разом із необхідною кількістю кисню.

Трахея виглядає як порожнистий трубчастий орган, довжиною від 8,5 до 15 сантиметрів, залежно від фізіології організму.

Починається трахея від перстневидного хряща лише на рівні шостого шийного хребця. Третина трубки знаходиться на рівні шийного відділу хребта, решта розташована у грудному відділі. Закінчується вона на рівні п'ятого грудного хребця, де вона поділяється на два бронхи. Попереду шийної частини трахеї знаходиться частина щитовидної залози, а ззаду до трахеальної трубки прилягає стравохід. З боків трахеї проходить нервово-судинний пучок, що включає волокна блукаючого нерва, сонні артерії і внутрішні яремні вени.

Будова трахеї

Якщо розглядати будову трахеї в поперечному розрізі, то видно, що вона складається з чотирьох шарів:

• Слизова оболонка. Являє собою війчастий багатошаровий епітелій, що лежить на базальній мембрані. У складі епітелію присутні стовбурові клітини та келихоподібні, які виділяють слиз у невеликих кількостях. Також є клітини внутрішньої секреції, що виробляють норадреналін та серотонін.
• Підслизовий шар. Являє собою пухку, волокнисту сполучну тканину. У цьому шарі розташовано безліч дрібних судин та нервових волокон, які відповідають за кровопостачання та регуляцію.
• Хрящова частина.Даний шар будови трахеї складається з гіалінових неповних хрящів, що займають дві третини всього кола трахеальної трубки. Між цими хрящами з'єднуються за допомогою кільцевих зв'язок. У людини число хрящів коливається від 16 до 20. Ззаду знаходиться перетинчаста стінка, що торкається стравоходу, що дозволяє не заважати дихальному процесу при проходженні їжі.
• Адвентиційна оболонка. Представлена ​​у вигляді тонкої сполучної оболонки, що покриває зовнішню частину трубки.

Як видно, будова трахеї досить проста, проте вона виконує життєво важливі функції для організму.

Функції трахеї

Головною функцією трахеї є проведення повітря до легень. Тим не менш, кількість функцій на цьому не обмежується.

Слизова оболонка органа покрита війчастим епітелієм, що рухається у бік ротової порожнини та гортані, а келихоподібні клітини виділяють слиз. Таким чином, при попаданні разом з повітрям в трахею дрібних сторонніх тіл, наприклад, частинок пилу, вони обволікаються слизом і за допомогою вій проштовхуються в горло і переходять у горлянку. Звідси виникає захисна функція трахеї.

Як відомо, зігрівання та очищення повітря відбувається в носовій порожнині, але частково цю роль виконує і трахея. Крім цього, необхідно відзначити резонаторну функцію трахеї, оскільки вона проштовхує повітря до голосових зв'язків.

Патології трахеї

Умовно патології можна розділити на вади розвитку, ушкодження, захворювання та рак трахеї.

До вад розвитку відносяться:

• Агенезія - рідкісний порок, при якому трахея закінчується сліпо, не спілкуючись з бронхами. Народжені з цим пороком практично нежиттєздатні.
• Стеноз.Може бути обтуруючою (у разі наявності перешкоди всередині трубки) або компресійною (внаслідок тиску на трахею аномальних судин або пухлини). Найчастіше стеноз успішно усувається з допомогою хірургічного втручання.
• Свищі. Трапляються досить рідко. Можуть бути неповними (закінчуватися сліпо) або повними (відкриватися на шкіру шиї і в трахею).
• Кісти. Мають сприятливий прогноз лікування. Необхідне оперативне втручання.
• Дивертикули та розширення трахеї, спричинені внаслідок вродженої слабкості м'язового тонусу її стінки.

Ушкодження трахеї можуть бути відкритими та закритими. До закритих ушкоджень відносяться розриви внаслідок травм грудей, шиї, інтубації трахеї. До відкритих ушкоджень відносяться колото-різані, колоті, вогнепальні поранення.

Із захворювань найбільш поширені:

• Запалення трахеї. Може бути у хронічній чи гострій формі. Як правило, запалення трахеї поєднується з бронхітом. Хронічне запалення трахеї часто є симптомом склероми, туберкульозу. Запалення трахеї можуть спричиняти гриби Aspergillus, Candida, Actinomyces.
• Набуті стенози. Розрізняють первинні, вторинні та компресійні. Первинні стенози можуть виникати внаслідок трахеостомії та тривалої інтубації трахеї. Причиною стенозів можуть бути фізичні (променеві ушкодження, опік) механічні чи хімічні травми.
• Отримані свищі. Зазвичай, є наслідком отриманих травм чи наслідком різних патологічних процесів у трахеї та прилеглих органів.Наприклад, вони можуть виникати в результаті прориву навколотрахеальних лімфатичних вузлів при туберкульозі, розтину або нагноєння вродженої кісти середостіння, розпаду пухлини стравоходу або трахеї.
• Амілоїдоз - множинні підслизові відкладення амілоїду у вигляді пухлиноподібних утворень або плоских бляшок. Амілоїдоз призводить до звуження просвіту трахеї.
• Пухлини. Пухлини бувають первинні та вторинні. Первинні пухлини виходять із стінки трахеї, а вторинні – результат проростання сусідніх органів злоякісними пухлинами. Розрізняють понад 20 видів доброякісних та злоякісних пухлин. У дітей відсоток доброякісних пухлин переважує (папіломи, фіброми, гемангіоми). У дорослих частота доброякісних і злоякісних пухлин приблизно однакова. Найпоширенішими злоякісними пухлинами є аденоїдно-кістозний рак трахеї, плоскоклітинний рак трахеї, саркома, гемангіперицитома. Всі види раків трахеї поступово проростають її стінку та виходять за її межі.

Інтубація трахеї

Інтубація є введенням в трахею спеціальної трубки. Дана маніпуляція має низку технічних складнощів, які, тим не менш, з надлишками компенсуються її перевагами при наданні невідкладної допомоги пацієнту, який перебуває у вкрай тяжкому стані.

Інтубація трахеї забезпечує:

• Легке проведення керованого чи допоміжного дихання;
• Прохідність дихальних шляхів;
• Найкращі умови для запобігання набряку легень;
• Можливість аспірації з трахеї та бронхів;

Крім цього, інтубація виключає ймовірність асфіксії при спазмі голосових зв'язок, заходження мови, аспірації сторонніх тіл, детриту, крові, блювотних мас, слизу.

Процедуру проводять за такими показаннями:

• термінальний стан;
• Гостра дихальна недостатність;
• Набряк легень;
• Обтюрація трахеї;
• Тяжкі отруєння, що супроводжуються порушенням дихання.

Заборонено робити інтубацію при:

• будь-які патологічні зміни лицьової частини черепа;
• Запальні захворювання шиї;
• Будь-які ушкодження шийного відділу хребта.

Знайшли помилку у тексті? Виділіть її та натисніть Ctrl+Enter.

Коли закохані цілуються, кожен з них втрачає 6,4 ккалорій на хвилину, але вони обмінюються майже 300 видами різних бактерій.

Вчені з Оксфордського університету провели низку досліджень, у ході яких дійшли висновку, що вегетаріанство може бути шкідливим для людського мозку, оскільки призводить до зниження його маси. Тому вчені рекомендують не виключати повністю зі свого раціону рибу та м'ясо.

74-річний житель Австралії Джеймс Харрісон ставав донором крові близько 1000 разів. У нього рідкісна група крові, антитіла якої допомагають вижити новонародженим із тяжкою формою анемії. Таким чином, австралієць урятував близько двох мільйонів дітей.

При регулярному відвідуванні солярію шанс захворіти на рак шкіри збільшується на 60%.

Згідно з дослідженнями ВООЗ, щоденна півгодинна розмова по мобільному телефону збільшує ймовірність розвитку пухлини мозку на 40%.

Якби ваша печінка перестала працювати, смерть настала б протягом доби.

Карієс – це найпоширеніше інфекційне захворювання у світі, змагатися з яким не може навіть грип.

Загальновідомий препарат "Віагра" спочатку розроблявся для лікування артеріальної гіпертонії.

Кров людини «бігає» судинами під величезним тиском і за порушення їх цілісності здатна вистрілити з відривом до 10 метрів.

За статистикою, у понеділок ризик отримання травм спини збільшується на 25%, а ризик серцевого нападу – на 33%. Будьте обережні.

Препарат від кашлю «Терпінкод» є одним із лідерів продажів, зовсім не через свої лікувальні властивості.

Робота, яка людині не до душі, набагато шкідливіша для її психіки, ніж відсутність роботи взагалі.

У чотирьох часточках темного шоколаду міститься близько двохсот калорій. Так що якщо не хочете погладшати, краще не є більше двох часточок на добу.

Найрідкісніше захворювання – хвороба Куру. Хворіють на неї лише представники племені фор у Новій Гвінеї. Хворий вмирає від сміху. Вважається, що причиною виникнення хвороби є поїдання людського мозку.

Шлунок людини непогано справляється із сторонніми предметами та без лікарського втручання. Відомо, що шлунковий сік здатний розчиняти навіть монети.