Tchawica (bezkręgowce)
Tchawice (liczba pojedyncza: tchawica lub tchawica ) to rozgałęzione kanały doprowadzające powietrze do tkanki zwierzęcia . Są charakterystyczne dla stawonogów (Arthropoda) i nadają nazwę Trachea (Tracheata). Prawdopodobnie w toku ewolucji powstawały one kilkakrotnie niezależnie od cienkich obszarów skóry, uzupełniając lub zastępując w ten sposób wymianę powietrza na powierzchni ciała. Otwory systemu tchawicy znajdujące się na powierzchni ciała nazywane znamiona (również znamiona , pojedynczej: stigma ). Skuteczność oddychania przez system tchawicy jest ograniczona szybkością dyfuzji tlenu, co jest jedną z przyczyn stosunkowo niewielkich rozmiarów zwierząt tracheostomijnych.
Tchawica nie tylko przejmuje wymianę gazową, ale także odgrywa rolę płynów ustrojowych kręgowców w transporcie tlenu do tkanek i usuwaniu dwutlenku węgla . Ponadto tkanki są często mocowane na układzie tchawicy, tak że określa ich pozycję w ciele, a tym samym spełnia część roli, jaką odgrywa układ kostny u kręgowców .
Płyn ustrojowy z funkcją transportu tlenu (płyn limfatyczny lub krew z hemocyjaniną lub hemoglobiną ) zwykle odgrywa niewielką rolę w dostarczaniu gazów przez tchawicę, ale może być stosowany do dokładnej dystrybucji w tkankach lub do przechowywania tlenu u zwierząt żyjących w tlenie słabe wody.
Występowanie i anatomia
Tchawica, jak inwaginacja skóry z tchawicy zwierząt, są wyłożone do naskórka wykonane z chityny . Zwykle jest bardzo cienki, aby ułatwić wchłanianie powietrza do tkanki, i często ma pierścieniowe lub spiralnie sprężynujące zgrubienia ( taenidia , liczba pojedyncza: taenidium ) w celu stabilizacji . Gałęzie drugorzędowe i trzeciorzędowe mogą odgałęziać się od głównej gałęzi tchawicy. Najcieńsze gałęzie ( tchawice ) tworzą cienką sieć na narządach wewnętrznych i mięśniach i zaopatrują prawie każdą komórkę ciała. Zwykle są otoczone końcowymi komórkami tchawicy w kształcie gwiazdy.
Oddychanie tchawicą można regulować poprzez zmiany ciśnienia w hemolimfie , które wpływają na szerokość otwarcia tchawicy. Ponadto końce tchawicy mogą być w mniejszym lub większym stopniu wypełnione płynem.
Aktywna wymiana powietrza w układzie tchawicy, która nie opiera się wyłącznie na procesach dyfuzji, nawet u bardzo małych zwierząt, była od dawna niedoceniana. Badania wykorzystujące kontrast fazowy promieniowania rentgenowskiego ze źródłami promieniowania synchrotronowego wykazały odpowiednie ruchy tchawicy wewnątrz ciał owadów u żywych zwierząt. U jednego gatunku chrząszcza gruntowego wykryto ruch oddechowy poprzez ściskanie i rozluźnianie ścian tchawicy przy częstotliwości 0,5 Hz , przy czym każdorazowo wymieniano jedną trzecią do połowy powietrza. Autowentylacja ma szczególne znaczenie u wielu owadów. H. Wymiana powietrza w objętości tchawicy poprzez ruchy ciała, na przykład podczas biegania lub latania. W przypadku większych zwierząt wentylację powietrza można również osiągnąć w systemie za pomocą poduszek powietrznych przypominających miechy.
U zwierząt z tchawicą (Tracheata), do których należą krocionogi (Myriapoda) i heksapody (Hexapoda), w tym owady , tchawica jest pierwotnie tworzona parami w każdym segmencie. Często jednak tchawice jednego segmentu i tchawice różnych segmentów są połączone ze sobą kanałami poprzecznymi i podłużnymi, dzięki czemu np. U owadów latających (skrzydlików) powstaje spójna sieć. Ponadto w systemie można tworzyć poduszki powietrzne. Stygmaty często zawierają skomplikowane systemy pułapek, które zapobiegają przedostawaniu się ciał obcych lub umożliwiają zamknięcie systemu. U zwierząt z całkowicie połączonymi systemami tchawicy, przetchlinki są często zredukowane do jednej lub dwóch par na przednim lub tylnym końcu.
U pajęczaków (pajęczaków) tchawice powstają z wgłębień lub przyczepów mięśniowych lub w jednej lub dwóch parach w jamach oddechowych płuc książkowych . Jednak wiele pajęczaków, zwłaszcza pająków z dobrze rozwiniętymi płucami książkowymi, nie ma lub ma tylko słabo rozwinięte tchawice. W columbus (Onychophora) nierozgałęziona tchawica powstaje z przetchlinek, które są nieregularnie rozrzucone po powierzchni ciała. Tutaj wymiana powietrza odbywa się w dużej mierze na powierzchni ciała.
Stawonogi żyjące w wodzie mogą mieć tchawicę, aby oddychać powietrzem, przy czym para znamion na tylnym końcu jest często używana do pobierania powietrza do oddychania z powierzchni wody. Niektóre larwy owadów żyjących w wodzie, takie jak ważki lub jętki , rozwijają skrzela tchawicze , w których system tchawicy nie ma znamion i pobiera powietrze bezpośrednio z wody za pośrednictwem ruchomych systemów skrzelowych, które przecinają tchawice.
literatura
- Volker Storch , Ulrich Welsch : Krótki podręcznik zoologii . 7. edycja. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart / Jena / New York 1994, ISBN 3-437-20507-2 .
- Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biology . Szósta edycja. Wydawnictwo Akademickie Spectrum, Heidelberg / Berlin 2003, ISBN 3-8274-1352-4 .
- G. Czihak, H. Langer, H. Ziegler (red.): Biology . Springer, Berlin / Heidelberg / New York 1976, ISBN 3-540-05727-7 .
linki internetowe
Indywidualne dowody
- ↑ Mark W. Westneat, John J. Socha, Wah-Keat Lee: Postępy w strukturze biologicznej, funkcji i fizjologii przy użyciu synchrotronowego obrazowania rentgenowskiego. W: Annual Review of Physiology . 70, 2008, s. 119–142. doi: 10.1146 / annurev.physiol.70.113006.100434
- ↑ John J. Socha, Wah-Keat Lee, Jon F. Harrison, James S. Waters, Kamel Fezzaa, Mark W. Westneat: Skorelowane wzory ucisku tchawicy i konwekcyjnej wymiany gazowej u chrząszcza biegaczowatego. W: Journal of Experimental Biology. 211, 2008, s. 3409–3420. doi: 10.1242 / jeb.019877