חרקים הם בין החיות הקטנות ביותר על פני כדור הארץ. יש כל מיני סוגים שלהם, מעופפים, יבשתיים ומימיים, לכל אחד מהם מאפיינים מסוימים המאפשרים למין לחיות במערכות אקולוגיות ספציפיות.
במובנים רבים, חרקים שונים מרוב בעלי החיים שאנו מכירים, מכיוון שהמורפולוגיה שלהם שונה. אחד המוזרויות הללו הוא הדרך שבה הם משיגים חמצן כדי לשרוד.אם אתם רוצים לדעת היכן נושמים חרקים ו איך נושמים חרקים, אל תפספסו את המאמר הבא באתר שלנו. המשך לקרוא!
הנשימה של חרקים
תהליך הנשימה של חרקים מתרחש באופן שונה מזה של בעלי חיים ידועים יותר, כמו יונקים. יונקים, למשל, מתאפיינים בהשגת חמצן דרך האף, משם הוא עובר לריאות כדי להפוך לפחמן דו חמצני הנפלט בנשיפה הבאה; זה ההסבר הבסיסי של ההליך. עם זאת, אצל חרקים מנגנון זה מתבצע בצורה שונה. אז איך חרקים נושמים?
חרקים קולטים חמצן מבחוץ דרך רקמות הגוף נקראות ספירקלות, המצויים בשלד החיצוני שלו, בגובה הבטן, בצורת חורים או פתחים בגוף.כאשר הוא מאוחסן בכדוריות, החמצן מועבר ל- קנה הנשימה של חרקים , צינורות בקוטר קטן יותר שמפוזרים בכל הגוף ואחראים לשאת את זה חמצן לקנה הנשימה, שקים שגודלם פחות מ-0.2 מיקרומטר. שקים אלה פועלים כמו ריאות של חרקים, רק שהם ממוקמים בחלקים שונים של האנטומיה שלהם. קנה הנשימה מובחן כממברנות לחות המאפשרות החלפה בין גזים שמגיעים מבחוץ לאלו שבפנים.
לאחר שהדבר נעשה, תאי החרקים מקבלים את החמצן הדרושים להם ומוציאים את הפחמן הדו-חמצני המתאים דרך אותן ספירקלות. תנועה זו של גזים מתבצעת במערכת הנשימה של חרקים, מערכת הדם או רקמות אחרות אינן מעורבות. כלומר, כיצד משלב חרק חמצן מהאוויר וכיצד הוא מגיע לרקמותיו? דרך הנשימה התאית, בדיוק כמו בני אדם וכל היצורים החיים עם תאים.עם זאת, נשימה תאית היא החלק האחרון של התהליך כולו, הכולל חילופי גזים, לכן, אם מה שאנחנו רוצים לדעת זה איזה סוג של חרקים נשימה יש, כפי שהצלחנו לאמת, עקוב אחר מערכת נשימה קנה הנשימה
מכשיר הנשימה הזה עובד אותו הדבר עבור כל החרקים היבשתיים, למעט העובדה שהקטנים יותר אינם צריכים להתאמץ כדי לשמור על תפקוד הספיראקלים. עם זאת, הדגימות של יותר מ-3 סנטימטרים מבצעות עבודה שרירית גדולה יותר כדי לבצע נשימה בשל קצב חילוף החומרים הגבוה שלהן; זהו המקרה של Coleoptera, הידועה יותר בתור חיפושיות (כגון חיפושית שעון המוות, הנקראת גם Xestobium rufovillosum.
איך נושמים חרקי מים?
רק 6% מהחרקים הם מימיים. מהשאר, חלקם חיים בשלבים הראשונים של התפתחותם בסביבות מימיות. איך משלבים חמצן במקרים אלו? כיצד נושמים חרקי מים?
התאמות של חרקי מים
בהתאם למין, ישנם מנגנונים שונים להשגת חמצן של חרקים. כמו חרקים יבשתיים, גם לחרקים מימיים יש מערכת קנה הנשימה, אך הם משתמשים בה בצורה שונה הודות להתאמות שונות. ההתאמות האלה הן:
- קנה הנשימה הידרופובי: מונעים כניסת מים לגוף החרק, גם כאשר הספירות נפתחות לביצוע תהליך הנשימה. זו השיטה בה משתמשים זחלי יתושים.
- סיפונים הידרופוביים: אלו הם "צינורות" המסוגלים לשבור את המתח של פני המים. זחלי דיפטרה השייכים לסוג Eristalis משתמשים בהתאמה זו, כגון זבוב הדבורה (Eristalis tenax) וזבוב הפרדס (Eristalis horticola).
- שערות הידרופוביות: מתוך כוונה להרחיק ביקורים על פני השטח, מינים מסוימים פיתחו זיפים או פצעונים המסוגלים להחזיק בועות אוויר. להשתמש כדי לחלץ חמצן. התאמה זו משמשת חרקים מהסוג נוטונקטה, כמו השחיין האחורי (Notonecta glauca).
- Plastron: פלסטרונים הם בועות בלתי מובנות שבזכותן החרק אינו חייב לעלות על פני השטח כדי לנשום. הפלסטרונים נוצרים הודות לנוכחות שערות הידרופוביות בקוטיקולה של גוף החרק, השומרות על חילופי אוויר מתמידים מבלי להרוס את הבועה.לחרקים מהסוג Aphelocheirus (hemiptera כגון Aphelocheirus aestivalis) ואלמיס (קולאופטרה כגון החיפושית Elmis aenea) יש פלסטרונים.
- זימי קנה הנשימה: במקום בו אמורות להיות קנה הנשימה, חלק מהחרקים מפתחים תוספות עלים דקות שניתן לראות בצד החיצוני של הקנה. גוף, הם זימי קנה הנשימה. מערכת זו משמשת את הזחלים של תת-סדר ה-Zygoptera, כגון העקרת הכחולה (Calopteryx virgo) ו-Trichoptera, כגון ה- Stephens chimarra (Philopotamidae Stephens).
עם ההתאמות הללו, חרקים מימיים פיתחו 3 סוגי נשימה.
סוגי נשימה של חרקים מימיים
קנה קנה, סיפונים ושערות הידרופוביות, פלסטרונים וזימי קנה הנשימה הם התאמות שפותחו על ידי חרקים מימיים להשגת חמצן בדרכים הבאות:
השגת חמצן מהאוויר: כדי לקבל חמצן ישירות מהאוויר, החרק משתמש בסיפונים, קנה קנה ושערות הידרופוביות. ישנן שלוש אפשרויות:
- שברו את המתח על פני המים והשתמשו בקנה הנשימה ההידרופובי כדי להשיג חמצן. כאשר זה מוצה, החרק חייב לחזור אל פני השטח.
- שבור את מתח הפנים והשתמש בסיפונים כדי לקבל חמצן. במקרה זה, החרק חייב להישאר עם הסיפון מורחב כדי לנשום.
- שברו את מתח הפנים והשתמשו בשערות ההידרופוביות כדי ליצור בועת אוויר. ברגע שהבועה נגמרת, החרק חייב לחזור אל פני השטח כדי לחזור על התהליך.
השגת חמצן באמצעות מים: זהו המקרה של נשימת עור ושימוש בזימים ופסטרונים. כדי לגלות כיצד חרקים נושמים באמצעות שיטות אלה, אנו מסבירים אותם להלן:
- נשימת עור: מינים מסוימים המתפתחים במרחבים מימיים מציגים היווצרות של לציפורן או סרט חיצוני שדרכו הם סופגים גזי חמצן שנמצאים ב מים. בסוג זה של נשימה, חמצן מתקבל ישירות מהמים. הודות לשיטה זו, לא חודר נוזלים למערכת קנה הנשימה מכיוון שהחרק מסוגל לשמור על הספירות שלו סגורות עד שיגמר החמצן. נשימה זו משמשת את הזחלים מהסוגים Simulium ו-Chironomus, Diptera כגון זבוב בלנדפורד (Simulium posticatum).
- נשימה קנה הנשימה: שיטה זו מורכבת מהשגת חמצן מהסביבה המימית עצמה, ללא צורך להתקרב לפני השטח. במקרים אלו נמצאות הזימים המכסים את רשת קנה הנשימה של החרקים, ולכן מהם מתחלק החמצן באופן שכבר תיארנו.
- Plastrons:נוצרים הודות לנוכחותן של שערות הידרופוביות על ציפורן הציפורן של גוף החרק, השומרות על חילופי אוויר קבועים ללא הבועה נהרסת.
קבלת חמצן דרך צמחים: חרקים מימיים יכולים לקבל חמצן ישירות מצמחים שקועים. לשם כך, הם לוחצים על הספירקולות עד שהם מגיעים לארנכימה של הצמחים, אזור של רקמה עם תאים בין-תאיים שבו הם אוגרים חמצן (אפשר לראות את זה כשחותכים גזע של צמח מים ומתבוננים בחלוקות חלולות קטנות בפנים). החרקים המשיגים חמצן בדרך זו הם הזחלים מהסוגים דונאציה (קולאופטרה כגון דונאציה יעקבסוני ודונאציה hirtihumeralis) ו-Chrysogaster (דיפטרה כגון Chrysogaster basalis ו-Chrysogaster cemiteriorum).
לפיכך, אנו רואים שהנשימה של חרקים מורכבת ומגוונת הרבה יותר, ולכן חרקים נושמים בצורה כזו או אחרת בהתאם לסביבה בה הם חיים.
איך זבובים נושמים?
זבובים, אותם בעלי חיים הנפוצים כל כך בבתים, משתמשים באותה מערכת נשימה קנה הנשימה כמו חרקים יבשתיים אחרים. הספירקל שדרכו נכנסים חלקיקי החמצן ממוקמת בבטן. משם הם מועברים על ידי הצינורות של קנה הנשימה אל קנה הנשימה, היעד הסופי של חמצן זה.
הקנה מכיל נוזל קנה הנשימה, האחראי על המסת מולקולות החמצן כדי לקחת אותן לגוף הזבוב. תהליך זה אורך שניות ספורות בלבד ומתרחש בכל עת, גם בזמן שהזבוב במעוף. עם זאת, במהלך טיסה, חרקים צריכים לצרוך יותר חמצן, ולכן יש להגביר את הזרימה המתקבלת. למרות שהספירקלות מתרחבות כדי לאפשר ליותר אוויר לעבור, זה לא מספיק לרמות הדרושות במהלך הטיסה.בשל כך, הזבוב מרחיב את בית החזה ואת מערכת קנה הנשימה, מה שמכפיל את הקיבולת של קנה הנשימה. הודות למערכת זו, הזבוב מסוגל לעבד 350 מיליליטר אוויר בשעה, במקום 50 מיליליטר שהוא מעבד במנוחה.
עכשיו כשאתם יודעים איך חרקים נושמים, אם אתם רוצים לדעת עוד סקרנות לגביהם, אל תפספסו את המאמר השני הזה: "החרקים הגדולים בעולם".
