Трахеи

Трахеи являются тонкими разветвленными трубочками эктодермального происхождения. В эмбриогенезе животных они возникают как глубокие впячивания покровов. Стенки трахей состоят из однослойного эпителия и выстланы кутикулой. Последняя состоит из толстой хитиново-белковой прокутикулы и тонкого кутикулинового слоя эпикутикулы. У насекомых прокутикула образует спиральные утолщения (тенидии), которые препятствуют слипанию стенок трахей. Наружу трубочки открываются парными отверстиями — дыхальцами или стигмами. Каждое дыхальце насекомых обслуживает три поперечные трахеи, соединенные между собой тремя парами продольных трахей. От этих основных стволов отходят разветвления к тканям и органам. Они заканчиваются тонкими трубочками диаметром 1—2 мкм — трахеолами. Концы трахеол или лежат на поверхности отдельных клеток, или входят внутрь их.

Кислород из трахеол непосредственно диффундирует в клетки, а углекислый газ — из тканей в трахеолы. Кислород из воздуха, заполняющего трахейную систему, транспортируется к отдельным клеткам тела путём диффузии. В клетках он сразу же потребляется, поэтому в трахейной системе возникает градиент парциального давления кислорода, направленный внутрь тела. Кроме того, многих насекомых характеризует активная вентиляция трахей. У крылатых насекомых она осуществляется в полете за счет действия крыловых мышц, которые одновременно с колебаниями крыльев нагнетают воздух в трахеи и выталкивают его из воздушных мешков к мышцам. Крупные членистоногие часто осуществляют специальные дыхательные движения: одни накачивают воздух за счет ритмичных расширений брюшных сегментов, другие — телескопического надвигающейся их одного на другой. У большинства насекомых одни дыхальца при вдохе открываются, другие — закрываются, а при выдохе — наоборот. В промежутках между вдохом и выдохом все дыхальца закрыты. Количество дыхательных движений в минуту колеблется в зависимости от температуры окружающей среды, физиологического состояния насекомого и его вида — от 5—6 до 150 и более. Закрытие стигм между дыхательными движениями способствует уменьшению испарения воды. Ввиду развития трахейной системы, кровеносная система трахейнодышащих лишена функции газообмена. Непосредственный транспорт газов через трахеи к тканям и клеткам энергетически значительно менее затратен, чем многоэтапная система дыхания позвоночных (органы дыхания — кровь — межклеточная жидкость — ткани). Однако такое строение дыхательной системы эффективно только при малых размерах тела, поскольку при увеличении массы мышцы не способны накачать достаточное количество воздуха в клетки. Именно благодаря непосредственной доставке кислорода к клеткам могут функционировать асинхронные крыловые мышцы. В мышцах позвоночных животных дефицит кислорода во время усиленной работы приводит к их усталости. У пауков окончания трахей омываются гемолимфой, таким образом функцию газообмена принимает на себя кровеносная система. Число дыхательных движений различается у разных насекомых и в разном состоянии: домашняя пчела совершает при работе 120 дыхательных движений в минуту, в покое — 40; при повышении температуры воздуха их число у саранчовых повышается с 6 до 26 и более[1].

В зависимости от наличия дыхалец трахейные системы разделяют на открытые и закрытые. Открытая система характерна для наземных членистоногих, которые дышат атмосферным кислородом. Закрытую систему имеют водяные личинки насекомых, у которых трахеи снаружи замкнуты, а дыхальца соединяют внутреннюю трахейную систему с трахеями, разветвленными в тонкостенных пленочных или ветвистых выростах — трахейных жабрах. Эти трахеи тоже наполнены воздухом, и газообмен осуществляется с водой через жаберную поверхность.

• Щербак Г. И ., Царичкова Д. Б., Вервес, Ю. Г. Зоология беспозвоночных: Учебник в 3 кн. Кн. 2. — М.: Просвещение, 1996. — С. 320. — ISBN 5-325-00663-0.