Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Шмидт-Ниельсен К. -> "Физиология животных. Приспособление и среда" -> 33

Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.

Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. Под редакцией Крепса Е. М. — М.: Мир, 1982. — 416 c.
Скачать (прямая ссылка): fizjuv1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 173 >> Следующая


крупных бабочек и колибри во время полета близки, хотя механизмы снабжения кислородом различаются радикально.

Из этого не следует заключать, что циркуляторная система для насекомых не важна. Она выполняет много других функций. Одна ее роль очевидна: во время полета мышцы развивают большую мощность, и кислород для этого подводится через трахейную систему, а топливо должно доставляться кровью.

6*

84 Глава 2. Дыхание в воздухе

ТРАХЕЙНАЯ СИСТЕМА

Трахеи приспособлены главным образом для дыхания в воздухе и должны были развиться в воздушной среде. Насекомые, вторично перешедшие к водному образу жизни, в принципе сохраняют воздушный тип дыхания, но их трахейные системы имеют много интересных особенностей, которые делают их пригодными для газообмена в воде.

Трахейная система может существенно отличаться от основного типа, для которого характерны 12 пар дыхалец — 3 пары на груди и 9 пар на брюшке. Часто дыхалец бывает меньше, и они могут даже совсем отсутствовать. Некоторые из возможных вариаций показаны на рис. 2.22.

Рис. 2.22. Основная схема строения трахейной системы насекомого (А) может подвергаться разнообразным видоизменениям (Б — Е). (Wigglesworth, 1972.) Объяснения в тексте.

В типичной системе крупные трахеи соединяются таким образом, что вся система оказывается состоящей из взаимосвязанных трубочек (рис. 2.22,Л). Часто к этому добавляются расширенные участки трахей, или воздушные мешки, которые могут сжиматься (Б). Объем этих мешков может изменяться при движениях тела, что ведет к насасыванию воздуха в трахейную систему или к его изгнанию. Это существенно, так как у крупных и очень активных насекомых одна лишь диффузия не обеспечила бы достаточного газообмена. Сами трахеи имеют внутри спиральные ребра и почти несжимаемы; таким образом, большие мешки необходимы для вентиляции. Если дыхальца будут открываться и закрываться синхронно с дыхательными движениями, но в противофазе по отношению друг к другу, можно получить однонаправленный поток воздуха через более крупные трахейные стволы.

Дыхание насекомых 85

На рис. 2.22, В показана модификация, характерная для многих водных насекомых. Большая часть дыхалец не функционирует, и только два самых задних открыты наружу. Они расположены таким образом, что насекомое, проколов кончиком брюшка поверхность воды, может осуществить контакт с атмосферой и обеспечить газообмен либо путем диффузии, либо более эффективным способом — с помощью дыхательных движений.

Трахейная система может быть совсем замкнутой, без каких-либо отверстий на поверхности тела, хотя она и заполнена воздухом (рис. 2.22, Г). В этом случае газообмен должен полностью осуществляться с помощью диффузии через кутикулу. Для многих мелких водных насекомых такого способа вполне достаточно: их кутикула относительно тонка, и они могут оставаться под водой, не испытывая потребности в контакте с атмосферой. И все же трахейная, система здесь необходима для транспорта газов внутри самого тела, так-как диффузия через ткани шла бы слишком медленно. Как мы уже знаем, кислород диффундирует в воздухе примерно в 300 000 раз быстрее, чем в воде; это ясно указывает на преимущества трахейной системы с точки зрения транспорта газов, когда циркуляция крови не приспособлена для этой цели.

Следующее усовершенствование того же плана снова демонстрируют водные насекомые (рис. 2.22, Д). Ветви замкнутой трахейной системы заходят в абдоминальные придатки, или «жабры», которые, имея относительно большую поверхность и тонкую кутикулу, позволяют осуществлять эффективный газообмен между водой и воздухом трахейной системы. Такие трахейные жабры есть, например, у личинок поденок (Ephemeroptera).

Еще одна разновидность показана на рис. 2.22, Е. Трахейные жабры расположены в полости прямой кишки, и насекомое вентилирует их, набирая воду внутрь кишки и выталкивая ее обратно. Такая система имеется у личинок некоторых стрекоз. Эти личинки могут использовать такой механизм и для локомоции: быстро выталкивая воду из кишки, они передвигаются реактивным способом, как кальмары и осьминоги.

ДИФФУЗИЯ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Многим мелким насекомым и сравнительно неактивным крупным насекомым для газообмена в трахейных системах достаточно одной лишь диффузий. Примером может служить крупная гусеница древоточца Cossus, изученная Крогом (Krogh, 1920). Эта гусеница весит около 3,4 г, а длина ее 60 мм. На теле у нее имеется 9 пар дыхалец, и тщательное измерение трахей, идущих от этих дыхалец, показало, что суммарная площадь поперечного сечения всех таких трахей близка к 6,7 мм2. Средняя длина трахей 6 мм. Любопытно, что по мере того, как трахеи делятся и разветв-

86 Глава 2. Дыхание в воздухе

ляются, суммарная площадь поперечного сечения системы остается постоянной, не изменяясь с удалением от дыхалец. Таким образом, для анализа диффузии через всю трахейную систему ее можно представить одной цилиндрической трубкой с поперечным) сечением 6,7 мм2 и длиной 6 мм. Потребляемый животным кислород (0,3 мкл O2 в 1 с) сможет продиффудировать через трубку таких размеров, если разность парциальных давлений O2 между двумя концами будет равна 11 мм рт. ст. (1,5 кПа). Это означает., что при давлении O2 в атмосфере 155 мм рт. ст. (20,7 кПа) напряжение O2 в тканях сможет достигать 144 мм рт. ст. (19,2 кПа). Очевидно, что для гусеницы Cossus достаточное снабжение кислородом гарантируется одной диффузией, даже если интенсивность обмена во время активности нужно будет увеличить в несколько раз.
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 173 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed