TRACHEÁLNÍ DÝCHÁNÍ: VLASTNOSTI A PŘÍKLADY ZVÍŘAT - BIOLOGIE - 2025

Tracheální dýchání je nejčastěji používaný typ dýchání hmyzem stonožky, klíšťat, pavouků a parazitů. U těchto hmyzů chybí v krvi respirační pigmenty, protože tracheální systém je zodpovědný za distribuci O2 (vzduch) přímo do buněk těla.

Tracheální dýchání umožňuje proces výměny plynu. Tímto způsobem je v těle hmyzu strategicky umístěna řada trubic nebo průdušek. Každý z těchto průdušnic má otvor směrem ven, který umožňuje vstup a výstup plynů.

Spirály a tracheální systém

Stejně jako u obratlovců, proces vylučování plynů z těla hmyzu závisí na pohybu svalové kontrakce, který tlačí na všechny vnitřní orgány těla a vytlačuje CO2 z těla.

Tento typ dýchání se vyskytuje u většiny hmyzu, včetně těch, které obývají vodní prostředí. Tento druh hmyzu má těla speciálně připravená k tomu, aby mohla dýchat, zatímco jsou ponořena pod hladinou vody.

Části tracheálního dýchacího systému

Průdušnice

Průdušnice je široce rozvětvený systém s malými kanály, kterými prochází vzduch. Tento systém je umístěn v celém těle hmyzu.

Přítomnost kanálů v něm je možná díky existenci tělesných stěn vnitřně zarovnaných membránou známou jako ektoderm.

Hmyz má několik průdušnic nebo kanálků, které se otevírají na vnější stranu těla, což umožňuje proces výměny plynu přímo ve všech buňkách těla hmyzu.

Oblast, kde je větší koncentrace větví, je obvykle břicho hmyzu, které má četné kanály, které postupně propouštějí vzduch uvnitř těla.

Celý tracheální systém hmyzu je obecně tvořen třemi hlavními kanály umístěnými rovnoběžně a podélně vzhledem k jeho tělu. Ostatní malé kanály procházejí hlavními průdušnicemi a vytvářejí síť trubic, které pokrývají celé tělo hmyzu.

Každá z trubic, která má vývod ven, končí v buňce zvané tracheální buňka.

V této buňce jsou průdušnice lemovány vrstvou proteinu známou jako trachein. Tímto způsobem je vnější konec každé průdušnice naplněn tracheolární tekutinou.

Spirály

Skenování elektronového mikroskopu obrazu kriketového ventilu.

Zdroj: user chsh CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Tracheální systém se otevírá ven skrze štěrbinové otvory zvané stigmy nebo spirály. V švábech jsou v hrudní oblasti umístěny dva páry spirál a v prvním segmentu břišní oblasti 8 párů spirál.

Actias selene, Zdroj: uživatel Kugamazog ~ commonswiki CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Každá dírka je obklopena skleritem zvaným peritrema a má štětiny, které působí jako filtry, což zabraňuje vstupu prachu a jiných částic do průdušnice.

Spirály jsou také chráněny ventily připojenými k svalu okluzoru a dilatoru, které regulují otevírání každé zkumavky.

Výměna plynu

V klidovém stavu jsou průdušnice naplněny kapilární tekutinou díky nízkému osmotickému tlaku v buňkách tkáně těla. Tímto způsobem se kyslík vstupující do kanálů rozpustí v tracheolární tekutině a CO2 se uvolní do vzduchu.

Tracheolární tekutina je absorbována tkání, když se objem laktátu zvětší, jakmile hmyz vstoupí do fáze letu. Tímto způsobem je CO2 dočasně uložen jako hydrogenuhličitan a vysílá signály do spirál k otevření.

Největší množství CO2 se však uvolňuje membránou známou jako kutikula.

Větrací pohyb

Větrání tracheálního systému nastává, když se svalové stěny těla hmyzu stahují.

K výdeji plynu z těla dochází, když se zadní břišní svaly stahují. Naopak, k inspiraci vzduchu dochází, když tělo získává svůj pravidelný tvar.

Hmyz a někteří další bezobratlí provádějí výměnu plynu odstraňováním CO2 skrz své tkáně a nasáváním vzduchu trubicemi nazývanými průdušnice.

U cvrčků a kobylek má první a třetí segment jejich hrudníku na obou stranách průvlak. Podobně osm dalších párů spirál je umístěno lineárně na každé straně břicha.

Menší nebo méně aktivní hmyz provádí proces výměny plynu difúzí. Hmyz, který dýchá difúzí, však může trpět v suchších podnebích, protože vodní pára není v prostředí hojná a nebude se moci do těla difundovat.

Ovocné mušky se vyhýbají riziku úmrtí v suchém prostředí tím, že regulují velikost otevírání svých dírky tak, aby se během fáze letu přizpůsobily kyslíkovým potřebám svalů.

Když je poptávka po kyslíku nižší, plody mouchy částečně uzavírají své spirály, aby si v těle udržely více vody.

Nejaktivnější hmyz, jako jsou cvrčci nebo kobylky, musí neustále dýchat svůj tracheální systém. Tímto způsobem se musí stahovat svaly břicha a stlačit vnitřní orgány, aby vytlačily vzduch z průdušek.

Kobylky mají velké vzduchové vaky připojené k určitým částem větších průdušnic, aby se zvýšila účinnost procesu výměny plynu.

Vodní hmyz: příklad průdušnicového dýchání

Vodní larva komára Aedes aegypti. Převzato a upraveno z: Econt

Vodní hmyz používá při provádění výměny plynu tracheální dýchání.

Někteří, jako larvy komárů, nasávají vzduch vystavením malé dýchací trubice nad hladinou vody, která je napojena na jejich tracheální systém.

Někteří hmyz, který může dlouho vsáknout do vody, nese vzduchové bubliny, ze kterých berou O2, které potřebují k přežití.

Na druhé straně, někteří jiní hmyz mají spirály umístěné na horní části jejich zad. Tímto způsobem propíchnou listy, které jsou zavěšeny ve vodě a přilnou k nim, aby mohly dýchat.

Reference

1. biologie-stránky. (24. ledna 2015). Získáno z tracheálního dýchání: biology-pages.info.
2. Web, TO (2017). Část III: Jak dýchají živé organismy: Index. Získáno z CHOVATELSKÉHO SYSTÉMU INSECTS: saburchill.com.
3. Society, TA (2017). Společnost amatérských entologů. Získáno z dýchání hmyzem: amentsoc.org.
4. Spider, W. (2003). Hmyz a pavouci světa, svazek 10. New York: Marshall Cavendish.
5. Stidworthy, J. (1989). Shooting Star Press.
6. Yadav, M. (2003). Biologie hmyzu. Nové Dillí: DPH.
7. Yadav, M. (2003). Fyziologie hmyzu. Nové Dillí: DPH.