|
En tredimensionell avbildning trakésystemet hos mjölbaggen (Tenebrio molitor). Innan du startar videon ser du huvudet upptill till höger, bakkkroppen nedtill till vänster. Bakom huvudet ses mellankroppen som är särskilt väl försedd med trakéer. Detta säkerställer syretillförseln till flygmusklerna, som kräver mycket syre. Videon har framställts med hjälp av mikrodatortomografi. From YouTube courtesy of Marcin Ras. |
|
De bäst anpassade landdjuren tillhör de stora djurstammarna leddjur och ryggradsdjur. Nästan alla landryggradsdjur transporterar syre och koldioxid med hjälp av två olika system, lungor och blodomlopp. De flesta landlevande leddjur använder ett enda system för gastransporten, trakésystemet. Det är ett luftfyllt förgrenat rörsystem i vilket syre och koldioxid tranporteras från kroppsytan direkt till kroppens celler.
Bland leddjuren andas i stort sett alla insekter med trakéeer. Trakéer finns också hos mångfotingarna och hos många spindeldjur. Inom alla tre grupperna kan mycket små djur sakna trakéer och andas då bara genom huden. Trakésystem har kanske utvecklats tre gånger oberoende av varandra bland leddjuren. Trakésystemet transporterar syre och koldioxid hela vägen mellan luften och vävnaderna. Insekter kan därför klara sig med ett relativt enkelt uppbyggt blodomlopp, även om de har en hög syreförbrukning. Läs om hur spindlar andas, om hur landlevande kräftdjur andas och om hur insekternas blodcirkulation fungerar på andra sidor. Texten fortsätter under bilden.
 |
Insekternas trakésystem. Bilden förklaras i huvudtexten nedan. Modified images, originals courtesy of I. Livingstone and J. Soucie and copyright of BIODIDAC. |
|
Hur fungerar trakésystemet?
Insekternas trakésystem är ett luftfyllt rörsystem som förgrenar sig i hela kroppen och transporterar syre och koldioxid mellan den omgivande luften och djurens celler. Rören är förstärkta med ringformade eller spiralformade lister med kitin. Kitin är en viktig komponent i insekternas yttre skelett. Trakéerna är inbuktningar från huden. Öppningarna på kroppsytan kallas spirakler. Det finns oftast ett par spirakler på vardera sidan av kroppen i varje segment, men antalet kan vara reducerat. I förrummet innanför spiraklerna finns ofta hår av kitin, motsvarande våra näshår, som håller förorenande partiklar borta. Där finns i regel också klaffar som periodvis kan stängas för att minska förlusterna av vatten i form av vattenånga. Detta är av särskilt stor betydelse för puppor, som ju inte kan dricka. Läs om hur puppor andas på en annan sida.
Luftsäckar är ofta kopplade till trakésystemet. Luftsäckar och grova trakéstammar kan tryckas ihop och utvidgas, när luften i de grövre delarna av trakésystemet byts ut vid ventilation, till exempel genom att bakkroppen omväxlande dras ihop och spänns ut i pumpande rörelser. På detta sätt transporteras ny syrerik luft in i trakésystemet. Transporten i de finare trakéerna sker dock genom diffusion. Många små insekter behöver förmodligen inte ventilera systemet alls. Hos dem sker transporten av gaserna bara med diffusion. Gasdiffusion innebär att molekyler av en viss gas, till exempel syre, rör sig från ett område med hög halt av denna gas (egentligen partialtryck) till ett område med lägre. Läs mer om diffusion på en annan sida. Texten fortsätter under videon.
|
Videon visar hur en bönsyrsa ventilerar sitt trakésystem genom att utvidga och dra ihop bakkroppen. Man ser också spiraklerna, trakésystemets små ingångsöppningar på varje bakkroppssegment, och en närbild av en spirakel. From YouTube, courtesy of BRICKS tweetalig. |
|
Trakeoler fungerar som "luftkapillärer"
De finaste trakégrenarna, motsvarande våra kapillärer, kallas trakeoler och ligger mycket nära cellernas membraner. Till skillnad från kapillärer slutar de blint. Avståndet mellan trakeolluften och cellernas syreförbrukande mitokondrier kan vara mindre än en tusendels millimeter. Videon överst på sidan visar hur komplicerat trakésystemet kan vara uppbyggt med både längsgående och tvärgående stammar och ett otal mindre grenar. Texten fortsätter under bilden.
 |
Gulbrämad dykare (Dytiscus marginalis ) håller på att hämta luft. Skalbaggens spegelbild syns på vattenytans undersida och bakkroppens spets bryter igenom ytan. Vid dyk förvaras luften under täckvingarna och bildar en kompressibel gasgäle, se huvudtexten nedan. Courtesy of N. Sloth from Encyclopedia of Life under this Creative Common License. |
|
Hur andas vattenlevande insekter?
Det övervägande flertalet insekter drunknar förr eller senare i vatten. Detta gäller ägg, larver, puppor och vuxna. Trakésystemet hos dem fungerar inte i vatten. Det finns dock en hel del insekter som lever i sötvatten. De har alla kvar sitt gasfyllda trakésystem. Dessa insekter löser andningsproblemet på olika sätt.
En del vattenlevande insekter simmar helt enkelt upp till ytan för att utbyta syre och koldioxid med luften ovanför. Deras trakésystem har i regel bara ett par öppningar, spirakler, oftast belägna i bakänden. Ett exempel är larver av dykarskalbaggar och stickmyggor. De senare kan emellertid också ha så kallade trakégälar, se nedan. Läs om mygglarver på en annan sida.
Hoppressbara gasgälar
Vissa vattenlevande insekter, till exempel ryggsimmare (släktet Notonecta) och vuxna dykarskalbaggar (släktet Dytiscus), har så kallade hoppressbara gasgälar. De tar, när de dyker, med sig en luftbubbla som försörjer dem med syre. Hos ryggsimmaren finns luften i rännor på buksidan, hos dykarskalbaggen under täckvingarna. Syre transporteras med diffusion från luftbubblan in genom trakésystemets öppningar, spiraklerna. När syrehalten sjunker i bubblan, transporteras löst syre från vattnet in i den med diffusion, vilket gör att den kan användas längre tid. Men samtidigt stiger bubblans kvävehalt. Detta gör att kväve diffunderar ut ur bubblan, vilket gör att den krymper och till slut försvinner. Då simmar insekten upp till ytan och hämtar en ny bubbla. Det finns en spindel, vattenspindeln (Argyroneta aquatica), som använder en hoppressbar gasgäle. Den har till och med ett luftförråd nere i vattnet som den kan besöka för att få syre. Men den måste fylla på förrådet då och då. Läs om ryggsimmare och om vattenspindeln på andra sidor. Texten fortsätter under bilden.
 |
Strukturen hos kutikulan, det yttre skelettet, på bakkroppen hos en nattfjärilslarv (Neomicropteryx nipponensis). Denna insekt har inte undersökts fysiologiskt. Men det är mycket sannolikt att denna kutikula fungerar som en inkompressibel gasgäle (plastron) när larvens habitat översvämmas, se huvudtexten nedan. Till vänster ses kutikulans yta i lägre förstoring. Skalstrecket motsvarar 10 µm (0,001 mm). Till höger ses ytan i högre förstoring. Skalstrecket motsvarar 0,5 µm (0,000 5 mm). Man ser tätt sittande mycket tunna utskott med en diameter på mindre än en tusendels millimeter. Mellan dem blir vattenytans ytspänning så stor att vatten inte kan tränga in i kutikulan. Vid utskottens bas ses öppningar som leder in till mycket små luftfyllda hålrum i kutikulan. Courtesy of D. R. Davis and J.-F. Landry under this Creative Commons License. |
|
Icke hoppressbara gasgälar
Andra vattenlevande insekter har icke hoppressbara gasgälar, så kallade plastroner. De fungerar på samma sätt som hoppressbara gasgälar, med den skillnaden att luftutrymmet finns under en tät matta av vattenskyende hår. Vattnets ytspänning hindrar då vattnet från att tränga in i luftutrymmet, vilket gör att luftvolymen hela tiden är konstant. Eftersom volymen är konstant, kommer syrehalten att sjunka inne i plastronet, när insekten förbrukar syre. Då drivs nytt syre från vattnet in i plastronet med hjälp av diffusion och sedan vidare till trakésystemet. Men eftersom bubblans volym är konstant, förblir kvävehalten i bubblan konstant. Därför stannar kvävet kvar i bubblan. Insekter med plastron kan stanna mycket länge under vattnet, utan att besöka ytan, en del av dem i princip hur länge som helst. Ett exempel är vattenfisen (släktet Aphelocheirus), en liten skinnbagge. Vissa insektsägg är försedda med plastron i det yttre äggskalet. Hit hör spyflugornas ägg, som kan hamna i vätska när de läggs på ruttnande döda djur. Texten fortsätter under videon.
|
Denna dagsländelarv har trakégälar på bakkroppen. Den viftar dem fram och tillbaka så att de ständigt tillförs syrerikt vatten. From YouTube, courtesy of Chris Barnhart. |
|
Slutna trakésystem och trakégälar
Alla de hittills nämnda vatteninsekterna har öppna trakésystem med spirakler. De finns emellertid andra vatteninsekter som har förlorat spiraklerna och därmed har slutna gasfyllda trakésystem. Små larver kan ta upp syre genom kroppsytan till ytligt belägna trakéer. Ett exempel är larver av knott (familjen Simuliidae) och av fjädermyggor (familjen Chironomidae). De senare har dessutom syrebindande hemoglobin, något som är mycket ovanligt hos insekter. Läs om fjädermyggelarver på en annan sida.
Större vattenlevande insekter med slutet trakésystem måste förstora sin kroppsyta på något sätt, annars kan de inte ta upp tillräckligt med syre. De ökar sin yta genom att ha så kallade trakégälar, bladformade eller trådformade utskott från kroppsytan eller baktarmen. Utskotten är försedda med ett tätt nätverk av trakéer. Syre transporteras genom ett tunt lager av vävnad till dessa trakéer. Exempel är larver av trollsländor (ordningen Odonata), nattsländor (ordningen Trichoptera) och bäcksländor (ordningen Plecoptera).
Referenser
R. F. Chapman: The insects, structure and function (4th ed, Cambridge University Press, 1998).
D. R. Davis and J.-F. Landry: A review of the North American genus Epimartyria (Lepidoptera, Micropterigidae) with a discussion of the larval plastron (ZooKeys 183:37-83, 2012).
R. W. Hill, G. A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (3rd ed, Sinauer, 2012).
D. Iwan, M. J. Kamiński, and M. Raś: The last breath: a µCT-based method for investigating the tracheal system in Hexapoda (Arthropod Structure & Development 44:218-227, 2015).
B. Wigglesworth: Principles of insect physiology (7th ed, Chapman and Hall, 1972).
Till början på sidan
Till "Djurfakta"
|
