Narzędia-Weterynaryjne.pl
Narzędia-Weterynaryjne.pl
Reklama
Szampon dla psów i kotów z naturalnymi odżywkami Pearl Cosmetics

Jak oddychają owady wodne?

Owady żyjące w wodzie ewolucyjnie mają pochodzenie lądowe. Zachowały one wiele charakterystycznych cech po swoich lądowych protoplastach. Prawie wszystkie należą do form słodkowodnych, bardzo nieliczne żyją w wodach słonawych, a zasadniczo żaden owad nie jest zwierzęciem prawdziwie morskim. Niektóre owady wodne zachowały umiejętność oddychania powietrzem przez przetchlinki, które zwykle występują w zredukowanej liczbie i są umiejscowione na tylnym końcu ciała, utrzymującym kontakt z atmosferą. Otwory tchawkowe są hydrofobowe i często otoczone przez włoski hydrofobowe. Powoduje to łatwe rozrywanie powierzchni wody i utrwalenie kontaktu z powietrzem.

Oddychanie małych owadów (na przykład larw komarów) polega na wymianie dyfuzyjnej między atmosferą a układem tchawkowym. Większe larwy natomiast wykonują ruchy oddechowe, aby wspomóc wymianę powietrza tchawkowego. Tchawki często są duże i pojemne, dzięki czemu służą jako rezerwuary tlenu, umożliwiające długotrwałe przebywanie pod wodą. Rozwiązanie to jest jednak ściśle ograniczone wypornością ciała. Nieograniczony wzrost zasobów tlenu powodowałby bowiem zbyt dużą wyporność i owad nie byłby zdolny do zanurzenia się pod wodę.

Wiele owadów nosi pęcherzyki powietrza przyczepione na zewnątrz ciała i do tej masy powietrza otwierają się przetchlinki. Powietrze jest utrzymywane przy ciele przez powierzchnie hydrofobowe, często wspomagane przez włoski hydrofobowe. Dojrzały chrząszcz pływak (Dytiscus) ma dużą przestrzeń powietrzną pod skrzydłami. Gdy pływak wchodzi w kontakt z powierzchnią wody, ta przestrzeń oddechowa jest wentylowana i podczas nurkowania służy jako rezerwuar tlenu, do którego otwierają się przetchlinki.

Podobny sposób stosuje pływający na grzbiecie pluskolec (Notonecta), który nosi pęcherzyk powietrza przyczepiony do brzusznej powierzchni odwłoka. Pęcherzyk jest dość duży i daje tak dużą wyporność, że owad aby się zanurzyć, musi płynąć energicznie, aby zaś pozostać pod wodą, musi przymocować się do roślinności lub innych przedmiotów.

Oddechową rolę powietrza noszonego przez pluskolca można udowodnić za pomocą prostego doświadczenia. Jeśli tego owada zanurzymy w wodzie nasyconej czystym azotem może on żyć zaledwie przez 5 minut. Trzymany natomiast w wodzie nasyconej powietrzem, żyje przez 6 godzin. Jeśli wreszcie zanurzymy go w wodzie zawierającej czysty tlen zamiast powietrza i przed zanurzeniem umożliwimy mu napełnienie przestrzeni powietrznej także tlenem to owad będzie żył zaledwie 35 minut. Paradoks ten wiąże się z podwójną funkcją pęcherzyka powietrznego. Po pierwsze zawiera on zapas tlenu, który jest stopniowo zużywany i po drugie służy jako skrzele dyfuzyjne, do którego z otaczającej wody wnika tlen.

Prześledźmy teraz co dzieje się w każdym z trzech powyższych przypadków. W pierwszym z nich owad zabiera pęcherzyk powietrza atmosferycznego do wody pozbawionej tlenu. Tlenu z pęcherzyka szybko ubywa, ponieważ część z niego zużywa owad, a ponadto jeszcze więcej tlenu szybko przenika do otaczającej, pozbawionej tlenu wody i po pięciu minutach w pęcherzyku nie ma już tlenu.

W drugim przypadku owad z pęcherzykiem powietrza zanurza się w wodzie. Po chwili zużycie tlenu przez zwierzę powoduje spadek jego zawartości w pęcherzyku, powiedzmy do 5%, podczas gdy zawartość w nim dwutlenku węgla rośnie do 1%. Resztę gazu pęcherzykowego stanowi azot. Tlen dyfunduje w tych warunkach z wody do pęcherzyka, ponieważ ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzyku jest niższe niż w wodzie. Pęcherzyk zawiera 94% azotu, podczas gdy woda pozostaje w stanie równowagi z atmosferycznym azotem, stanowiącym zwykle 79%. Dlatego ciśnienie parcjalne azotu w pęcherzyku jest wyższe niż w wodzie, azot z pęcherzyka przenika do wody, a objętość pęcherzyka stopniowo maleje. Wreszcie pęcherzyk zanika, ale następuje to dopiero po 6 godzinach.

W trzecim przypadku zarówno pęcherzyk, jak i woda zawierały wyłącznie tlen. Pęcherzyk zmniejsza się wraz z szybkością pobierania tlenu przez owada. Chociaż woda wysycona jest tlenem, nic to owadowi nie daje, ponieważ ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzyku i w wodzie jest identyczne i ani trochę tego gazu nie wnika do pęcherzyka. Toteż tlenu w pęcherzyku wystarcza na czas znacznie krótszy niż w przypadku drugim, czyli gdy pęcherzyk i woda zawierały także azot.

Pęcherzyk powietrzny ma jedną cechę niekorzystną dla owada. To, na jak długo wystarczy w nim powietrza, zależy od głębokości nurkowania. Ze wzrostem głębokości w wodzie całkowite ciśnienie w pęcherzyku rośnie, podczas gdy wartości ciśnienia parcjalnego gazów rozpuszczonych w wodzie nie zmieniają się. Dlatego pęcherzyk szybciej znika. Ze wzrostem głębokości o 1 metr ciśnienie parcjalne azotu w pęcherzyku rośnie w przybliżeniu o jedną dziesiątą, co zwiększa szybkość zaniku pęcherzyka.

Dla owada zaopatrzonego w pęcherzyk powietrza działający jako skrzele dyfuzyjne możliwa do uzyskania za jego pośrednictwem ilość tlenu ogromnie przekracza początkową ilość tego gazu. Azot tracony jest z pęcherzyka wolniej niż wnika do niego tlen, głównie dlatego, że azot z powodu mniejszej rozpuszczalności dyfunduje o połowę wolniej niż tlen. Dzięki początkowemu pobraniu przez owada azotu zawartego w powietrzu pęcherzykowym, pęcherzyk będzie istniał na tyle długo, aby pobrać osiem razy więcej tlenu przez dyfuzję z otaczającej wody niż jego początkowa ilość w pęcherzyku. Ta ośmiokrotna proporcja jest stała i nie zależy od szybkości metabolizmu owada, zewnętrznej powierzchni ani początkowej objętości pęcherzyka, ani też grubości nieruchomej warstwy otaczającej go wody. Oznacza to, ze zawirowania w wodzie nie wpłyną na ilość tlenu możliwego do uzyskania.


Agata Grudzień
studentka III roku medycyny weterynaryjnej




Zgodnie z ustawą z 4 lutego 1994 o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz. U. 94 Nr 24 poz. 83, sprost.: Dz. U. 94 Nr 43 poz. 170) oraz zmianami z dnia 9.05.2007 r. (Dz. U. Nr 99, poz. 662) za naruszenie praw własności poprzez kopiowanie, powielanie i rozpowszechnianie przedstawionych na stronach Veterynaria.pl, Vetforum.pl, Sklep.Veterynaria.pl treści bez zgody właściciela grozi grzywna oraz kara pozbawienia wolności od 6 m-cy do lat 5 (art. 115.1).