Het ademen is iets dat alle levende wezens delen, aangezien deze uitwisseling van gassen tussen de omgeving en het lichaam zelf leven mogelijk maakt. Als we het hebben over ademhaling, worden er verschillende typen onderscheiden, waarvan sommige ver verwijderd zijn van het typische longmechanisme. We kunnen bijvoorbeeld tracheale ademhaling bij dieren noemen.
Dit type ademhaling is niet erg bekend en toch is het een van de meest voorkomende in het dierenrijk, omdat het wordt gebruikt door insecten (onder andere ongewervelde dieren). Het is typerend voor zeer kleine dieren, omdat het zijn beperkingen heeft. Laten we eens kijken waar dit ademhalingssysteem uit bestaat, evenals de onderdelen waaruit het bestaat.
Wat is tracheale ademhaling bij dieren?
Tracheale ademhaling bij dieren gebeurt via verschillende openingen in hun lichaam. Degenen die het beoefenen, hebben geen groot ademhalingssysteem, zoals bij het ademen door de longen, maar de ademhaling kan langs het oppervlak worden uitgevoerd. Dit biedt een groot voordeel, omdat het de aankomst van zuurstof naar alle cellen van het lichaam aanzienlijk vergemakkelijkt.
Als het gaat om kleine ongewervelde dieren - of degenen die in een moment van weinig activiteit verkeren waarin de behoefte aan zuurstof minder is -, zal dit gas het organisme van het dier binnendringen via zijn huid door diffusie. Het mechanisme wordt beschouwd als een passief systeem.
Integendeel, als het ongewervelde dier groot is of meer lucht nodig heeft, bijvoorbeeld tijdens het vliegen, zal het dier moeten ventileren zodat de lucht zijn lichaam binnenkomt via de siphonen (poriën) die zich in hun huid. Dit systeem is actief, in tegenstelling tot het vorige.
Tracheale luchtwegen bij dieren
Om het tracheale ademhalingssysteem bij dieren beter te begrijpen, is het ideaal om de 3 fundamentele elementen waaruit het bestaat en zijn missie of werking te kennen. Laten we ter zake komen.
Allereerst zijn er de siphonen -ook bekend als stigma's-, ronde poriën die meer dan één sluitsysteem hebben en op verschillende manieren door het lichaam kunnen worden verdeeld. Via hen komt lucht het lichaam binnen.
Het volgende element is de luchtpijp, die bestaat uit een holle buis waar lucht doorheen gaat. De hele luchtpijp heeft een weefsel dat doorlaatbaar is voor gassen en kan kleine kamers hebben om zuurstof op te slaan, iets wat erg handig is tijdens het vliegen.
Tenslotte stroomt de lucht door de luchtpijp naar het einde, van waaruit de tracheolen ontstaan. Dit zijn fijne takken die ervoor zorgen dat gassen naar de cellen van het lichaam kunnen worden getransporteerd.
Gasuitwisseling in tracheale ademhaling
De ademhaling van geleedpotigen met luchtpijp, waaronder insecten, is in veel gevallen een discontinu mechanisme. Dit houdt in dat de poriën waardoor deze wezens ademen, gesloten zijn, zodat alleen de lucht in het tracheolaire systeem de lucht is die de gasuitwisseling ondergaat.
Natuurlijk zal de beperkte lucht in het dier afnemen naarmate de kooldioxide toeneemt. Op een gegeven moment gaan de siphonen continu open en dicht, waardoor de afgifte van CO2 fluctueert. Daarna gaan ze volledig open, waardoor kooldioxide volledig kan ontsnappen en zuurstof kan worden teruggewonnen.
Beperkingen van tracheale ademhaling
De belangrijkste beperking van tracheale ademhaling wordt bepaald door de grootte van het lichaam van het dier, aangezien het klein moet zijn. Dit komt doordat het ontbreken van grote en krachtige organen, zoals de longen, de opname van grote hoeveelheden zuurstof niet mogelijk maakt.
Als insecten of andere luchtpijpademende dieren zouden groeien, zouden ze dus niet alle lucht kunnen krijgen die ze nodig hebben om te leven en zouden ze mogelijk sterven. De enige manier om te overleven zou zijn als ze in een atmosfeer leefden waar de hoeveelheid zuurstof hoger was.
Aanpassingen van tracheale ademhaling bij waterinsecten
Bij bodeminsecten is de tracheale ademhaling vrij eenvoudig. Maar wat gebeurt er met de waterwezens die dit mechanisme gebruiken? Ze kunnen hun siphonen niet onder water laten openen, omdat de vloeistof hun lichaam zou binnendringen en in veel gevallen zouden ze sterven.
Het antwoord ligt in studies van experts, die wijzen op de verschillende structuren waardoor sommige ongewervelde waterdieren gassen kunnen uitwisselen met de omgeving. Dit zijn de belangrijkste.
Functionele siphonen
Ze zijn bijvoorbeeld aanwezig in het lichaam van muggenlarven.Het zijn poriën die kunnen worden geopend of gesloten, afhankelijk van de behoefte. In dit specifieke voorbeeld brengen de larven het laatste deel van hun achterlijf naar de oppervlakte, openen de poriën in dat gebied, halen zuurstof en gaan weer onder water.
Tracheale kieuwen
Ze lijken qua werking op de kieuwen van vissen. Via de tracheale kieuwen komt water binnen, maar alleen de zuurstof die het bevat, vindt zijn weg naar het tracheolaire systeem en van daaruit naar de cellen. Op fysiek niveau bevinden deze kieuwen zich meestal op de achterkant van de buik van het dier.
Bubble Gill
Binnen tracheale ademhaling bij waterinsecten vinden we ook de bellenkieuw. In deze mogelijkheid zijn 2 soorten te onderscheiden:
- Onsamendrukbaar of plastron: het dier komt naar de oppervlakte en krijgt een luchtbel die zal fungeren als een luchtpijp, waardoor het dankzij hem zuurstof uit het water kan halen. Zo'n bubbel kan onbeperkt zijn, omdat hij constant dezelfde grootte blijft.
- Samendrukbaar: in dit geval zal de luchtbel die het dier aan de oppervlakte oppakt kleiner worden als hij te diep naar beneden gaat of te ver zwemt, wat betekent dat hij weer naar de oppervlakte moet om een nieuwe luchtbel te krijgen
In de onsamendrukbare variant heeft het dier miljoenen hydrofobe haren in een zeer bepaald en klein deel van zijn lichaam, waarin die luchtbel ingesloten zal blijven. Hetzelfde geldt niet voor de samendrukbare bellenkieuw.
Voorbeelden van tracheale ademhaling bij dieren
Sommige dieren die tracheale ademhaling gebruiken om te overleven zijn:
- Spinachtigen: teken, schorpioenen, spinnen of mijten zijn daar voorbeelden van. Ze kunnen luchtpijp en phyllotrachea hebben.
- Insecten: deze veelvoorkomende ongewervelde dieren, zoals mieren, kevers, bijen of wespen, die 6 poten hebben en in zowel terrestrische als aquatische ecosystemen kunnen leven, gebruiken ook tracheale ademhaling.
- Myriapoden: vergelijkbaar met insecten maar met veel meer poten. Voorbeelden zijn symphyla, pauropoden, miljoenpoten of duizendpoten.
- Onychophorans: bekend als fluwelen wormen, ze hebben talloze paar poten, evenals klauwen, en zijn langwerpig van vorm.
Zoals je misschien hebt gezien, is tracheale ademhaling een evolutionair bewijs dat zelfs de meest "ogenschijnlijk eenvoudige" levende wezens zeer ingewikkelde systemen dragen. Hierdoor kunnen veel ongewervelde dieren zuurstof naar hun cellen transporteren en overleven.