昆虫はどのように呼吸しますか?
虫の呼吸器系
ゲッティイメージズ/オックスフォードサイエンティフィック/ラリー・クロウハースト
昆虫は人間と同じように、生きるために酸素を必要とし、廃棄物として二酸化炭素を生成します。しかし、それは昆虫と人間の呼吸器系の類似点が本質的に終わるところです。昆虫には肺がなく、人間のように循環系を介して酸素を運ぶこともありません。代わりに、 昆虫の呼吸器系 昆虫の体を酸素に浸し、二酸化炭素の廃棄物を排出する単純なガス交換に依存しています。
昆虫の呼吸器系
昆虫の場合、気門と呼ばれる一連の外部開口部から空気が呼吸器系に入ります。一部の昆虫では筋肉弁として機能するこれらの気門は、気管と呼ばれる密にネットワーク化された管の配列で構成される内部呼吸器系につながります。
昆虫の呼吸器系の概念を単純化するために、スポンジのようなものと考えてください。スポンジには小さな穴があり、中の水が湿らせます。同様に、気門の開口部は、昆虫の組織を酸素で浸す内部の気管系に空気を入れることができます。 二酸化炭素 、代謝廃棄物は、気門を通って体外に出ます。
昆虫はどのように呼吸を制御していますか?
昆虫は呼吸をある程度制御できます。彼らは、筋肉の収縮によって気門を開閉することができます。たとえば、砂漠の環境に生息する昆虫は、水分の損失を防ぐために気門弁を閉じたままにすることができます.これは、気門を囲む筋肉を収縮させることによって達成されます。気門を開くために、筋肉が弛緩します。
昆虫は筋肉をポンプでくみ上げて気管チューブに空気を送り込み、酸素の供給を加速することもできます。暑さやストレスがかかると、昆虫はさまざまな気門を交互に開き、筋肉を使って体を伸縮させて空気を排出することさえできます.ただし、ガスの拡散速度、つまり内部空洞に空気が充満する速度は制御できません。この制限により、昆虫が気門と気管システムを使用して呼吸し続ける限り、進化の観点から、昆虫が現在よりも大きくなる可能性は低い.
水生昆虫はどのように呼吸しますか?
酸素は空気中に豊富に存在しますが (200,000 ppm)、水中ではかなり利用しにくくなります (冷たい流水では 15 ppm)。この呼吸困難にもかかわらず、多くの昆虫はライフサイクルの少なくともいくつかの段階で水中で生活しています。
水生昆虫は水中で必要な酸素をどのように得るのですか?最小の水生昆虫を除くすべての水生昆虫は、水中での酸素摂取量を増やすために、鰓システムや、人間のシュノーケルやスキューバ ギアに似た構造などの革新的な構造を採用して、酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。
えらのある昆虫
多くの水棲昆虫は、気管鰓を持っています。これは、水からより多くの酸素を取り込むことを可能にする、体の層状の拡張です。これらの鰓はほとんどの場合腹部にありますが、一部の昆虫では、奇妙で予想外の場所に見られます。いくつか カワゲラ たとえば、尻尾から伸びるフィラメントの塊のように見える肛門鰓があります。 トンボ ニンフは直腸の中に鰓を持っています。
ヘモグロビンは酸素を閉じ込めることができます
ヘモグロビンは、水からの酸素分子の捕捉を容易にすることができます。刺さないユスリカの幼虫 ユスリカ科 家族と他のいくつかの昆虫グループは、脊椎動物と同じようにヘモグロビンを持っています.ユスリカの幼虫は、ヘモグロビンによって鮮やかな赤色を帯びているため、赤虫と呼ばれることがよくあります。赤虫は、酸素レベルが非常に低い水でも繁殖できます。ミミズは、湖や池の泥だらけの底で体をうねらせて、酸素でヘモグロビンを飽和させることができます。彼らが動きを止めると、ヘモグロビンは酸素を放出し、ほとんどの場合でも呼吸できるようにします汚染された水環境.このバックアップ酸素供給は数分しか持続しない場合がありますが、通常、昆虫がより酸素化された水に移動するのに十分な長さです.
シュノーケルシステム
ネズミ尾ウジなどの一部の水生昆虫は、シュノーケルのような構造を介して表面の空気との接続を維持します。いくつかの昆虫は、水生植物の水没部分を貫通し、根や茎内の気道から酸素を取り込むことができる改変された気門を持っています.
スキューバダイビング
スキューバ ダイバーが空気タンクを運ぶのと同じように、特定の水生甲虫や真の昆虫は、一時的な空気の泡を運ぶことで潜ることができます。他のものは、コガネムシのように、体の周りに恒久的な空気の膜を維持しています。これらの水生昆虫は、水をはじくメッシュ状の毛のネットワークによって保護されており、酸素を取り込むための一定の空気供給を提供しています。プラストロンと呼ばれるこの空域構造により、それらは永久に水没したままになります。
ソース
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Merritt、Richard W.およびCummins、Kenneth W.「北米の水生昆虫の紹介」。ケンダル/ハント出版、1978
マイヤー、ジョン R. 水生昆虫の呼吸 .'ノースカロライナ州立大学昆虫学科 (2015)。