Трахеи насекомых

Участок трахеи с разветвлениями

Участок трахеи с разветвлениями

---

Использовано изображение:^[5]

Строение трахей. Трахейная система

В организме насекомого трахеи расположены в виде упорядоченной системы воздуховодных трубок, которые доставляют кислород из внешней среды непосредственно к местам его потребления – клеткам. Он проходит через дыхальца (их может быть 10 пар или меньше) и распространяется во всему пространству трахейной системы. Таким образом, трахеи насекомых в некотором роде заменяют им кровеносные сосуды, ведь у других, более высокоразвитых животных кислород доставляется к клеткам и тканям, переносясь эритроцитами крови.^[3][1]

Типичная трахея представлена древовидно разветвленной трубчатой структурой. (фото) Самые большие трахейные стволы, в которые продолжаются дыхальца, у крупных насекомых даже можно различить человеческим глазом. Однако, многократно ветвясь, они преобразуются в тончайшие трахеолы диаметром до 1 мкм, которые видно только под большим увеличением электронного микроскопа. Концевые трахеолы, самые тонкие, оплетают клетки, плотно контактируя с их мембранами, а иногда даже входят внутрь них и путем диффузии передают им молекулы кислорода.^[4]

Трахейная система имеет постоянное строение, более или менее одинаковое у разных насекомых.

От дыхалец внутрь тела идут короткие поперечные трахейные стволы, которые соединяются между собой продольными, расположенными вдоль тела с обеих сторон. Обычно продольных стволов всего одна пара, но иногда их бывает и больше. В последнем случае продольные стволы, которые располагаются по бокам тела, называют латеральными. Они, как правило, самые крупные. Бывают еще и дорсальные, находящиеся ближе к спине. Помимо них, некоторые насекомые могут обладать еще 1-2 парами дополнительных продольных стволов: брюшными и висцеральными.^[4][2]

От продольных стволов к разным участкам тела на уровне каждого сегмента отходят парные ветви. Дорсальные ветви идут к спинной мускулатуре, спинному сосуду и сердцу, висцеральные – к кишечному каналу и другим внутренним органам, вентральные – к брюшной мускулатуре.

У хорошо летающих насекомых на трахейных стволах располагаются расширения: воздушные мешки. Это полости, в которых хранится и накапливается воздух. Они могут достигать больших размеров. Так, в брюшке у цикады располагаются гигантские мешки, которые при их полном заполнении воздухом могут увеличивать размер данной части тела более, чем в 2 раза. У майского жука мешки маленькие, но их очень много.^[4]

Значение воздушных мешков достаточно велико: у активных насекомых при их помощи более интенсивно происходит циркуляция воздуха по дыхательной системе, у хорошо летающих видов накопление воздуха в теле улучшает аэродинамические свойства, а, например, у мухи воздушные мешки, находящиеся в голове, участвуют в развертывании хоботка во время питания.^[3]

Микроструктура стенки трахеи

Микроструктура стенки трахеи

---

1 – эпителий, 2 – хитиновая основа стенки, 3 - тенидии

Использовано изображение:^[5]

Происхождение, развитие и микроструктура трахей

Снаружи трахей, являясь их внешней оболочкой, располагается однослойный ряд эпителиальных клеток. Эпителий происходит из гиподермы и является ее непосредственным продолжением. В толстых трахейных стволах эти клетки имеют крупные ядра, плоскую многоугольную форму и резко отграничиваются друг от друга, а в тонких они сильно растянуты, и их ядра образуют выпуклости над поверхностью трахеи.^[4]

Трахеи – органы эктодермального происхождения, поэтому они имеют кутикулярную выстилку. Основным компонентом их каркаса (средняя оболочка) является тонкая хитиновая пленка, она постепенно еще более истончается с уменьшением диаметра трахеи и носит название интима. В трахеолах она представлена очень слабо.^[1]

Интима трахеи имеет три слоя, как и наружные покровы насекомых: эндо-, эпи- и экзокутикула. Наиболее тонким является средний слой (эпикутикула), толщина внутреннего (эндокутикулы) зависит от диаметра трахеи, а экзокутикула во всех случаях наиболее толстая. Она формирует особые структуры – тенидии, или спиральные утолщения, которые также иногда называют внутренней оболочкой трахеи, хотя они проходят практически через всю толщу ее стенки. Они в виде спирали располагаются по всей длине трахей (фото) и укрепляют их. Благодаря наличию тенидий, даже при сдавливании и изгибах тела насекомого трахеи не спадаются и не прекращают доступ кислорода к тканям, всегда оставаясь открытыми. Кроме того, подобное строение обеспечивает трахеям большую растяжимость: например, трахея личинки стрекозы может быть растянута в 2 раза, и при этом она не повредится. В концевых трахеолах и воздушных мешках спирального утолщения нет.^[4][2]