昆虫はどこでどのように呼吸するのか

体の酸素供給は生命の最も基本的なプロセスの 1 つであるため、動物も植物も、すべての生き物は生き続けるための呼吸器系を備えている必要があります。すべての生物と同様に、昆虫もこれらのシステムの 1 つを持っていますが、それは人間などの脊椎動物のシステムとは完全に異なります。

この「ワイルド＆グリーン」の記事では、成虫と幼虫の段階の両方で、昆虫がどこでどのように呼吸するのかを見ていきます。

昆虫には哺乳類のような肺や魚のようなえらがありませんが、気管で構成される呼吸器系があり、酸素を直接組織に運びます。 気管呼吸は、昆虫の生体全体を通る気管と呼ばれる細い管の複雑なネットワークで構成されるシステムに基づいています。

気門は、厚い気管の外側に向かって突き出た孔の一種です。これらの気門は腹部と胸部にあり、小さな粒子や微生物が気管に入るのを防ぐ小さな毛によって保護されています。気門の入り口には、空気が入るように開閉する特別なリングがあります。最も表面にある気管は厚くなり、内側の気管は気管を形成するまで徐々に薄くなります。昆虫の種類に応じて、いくつかの気門を吸い込みに使用し、他の気門を吐き出しに使用することも、両方を使用することもできます。

他の種類の動物の呼吸

たとえば、動物が外皮を使用してガス交換プロセスを実行する皮膚呼吸。このタイプの呼吸が起こるためには、皮膚が薄くて湿っていなければなりません。ミミズやヒルなどの環形動物、カエル、ヒキガエル、サンショウウオなどの両生類、ハリネズミやヒトデなどの棘皮動物は皮膚呼吸をします。

別のタイプは、鰓呼吸であり、このプロセスでは、鰓の外側または内側でプロセスが発生します。それらは海洋動物が水から酸素を消費する膜で構成されていますが、水は以前は口から入り、えらにある血管によって吸収されます。鰓呼吸はほとんどの魚に見られます。

最後のタイプの呼吸は肺呼吸です。鼻で取り込まれた酸素は咽頭、喉頭、気管、気管支、細気管支を通って肺胞嚢に到達し、そこですでに酸素は周囲の毛細血管に拡散しています。

すでに示したように、昆虫には気管呼吸があり、体の細胞に直接接続された管のシステムで構成され、そこを通って捕らえられた酸素が昆虫に到達します。昆虫の特徴は、血液が非常にゆっくりと循環し、体に大量の酸素を供給する開放循環系を持っていることです。昆虫の呼吸プロセスを簡単に説明すると、次のようになります。

1. 酸素は気門を通って昆虫の体内に入ります。
2. 体内に浸透した酸素は、この管システムを通って体の各組織に到達し、そこで酸素は細胞に向かって交換され、二酸化炭素は管に向かって同時に交換されます。
3. この交換は、異なるガス濃度のコンパートメント間で、それらが平らになるまで拡散することによって行われます。
4. この酸素から細胞は代謝を行って二酸化炭素を生成し、二酸化炭素は気管に拡散して体外に排出されます。

酸素は空気中に豊富に存在する気体です (そのレベルは 200,000 ppm に達します) が、水には存在しません (そのレベルは 15 ppm に達します)。これは呼吸にとって非常に不便ですが、多くの昆虫は生涯のいくつかの段階で水中で生活します。ほとんどの昆虫は、気門を閉じて代謝を遅くすることで、水中で長期間生存できますが、一部の昆虫は適応しています。

多くの水生昆虫は気管えらを持っています。気管えらは気管内の小さな構造で、通常得られるよりも多くの酸素を水から取り出すことができます。通常、これらのえらは腹部にありますが、一部のプレコプテラン (肛門えら) やトンボの幼虫 (直腸えら) などの例外があります。

一部の水生昆虫は、酸素を取り出すために呼吸色素を使用します。たとえば、下の画像に見られるような、ヘモグロビンを持っている非刺咬蚊 (ユスリカ) の幼虫です。

シュノーケルに似た構造を通じて外気とのつながりを維持するものもあります。一部の蚊の幼虫は、一部の水生植物が液胞に蓄えている酸素を利用します。一時的な気泡を抱えた甲虫もいます。

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