تركيب الجهاز التنفسي في الحشرات

نظام الدورة الدموية للحشرات

يحتوي دم الفقاريات بما في ذلك البشر على خلايا الدم الحمراء ، وذلك يعتبر من الفروق المهمة بين دم الحشرات ودم الفقاريات ، ومن جانب آخر نجد أن الحشرات واللافقاريات الاخرى تمتلك ما يعرف باسم السائل الدموي غير المتجانس الذي يمر خلال أجسامهم .

كما أن هذا السائل الدموي يغمر جميع الأنسجة الداخلية ، ويتكون في أغلب الوقت من الماء ، وبجانب ذلك فأنه قد يحتوي على دهون وكربوهيدرات ، وأيونات ، وأحماض أمينية أيضًا بالإضافة إلى الهرمونات ، وبعض الخلايا والأصباغ .

وعلى الرغم من ذلك فنجد أن الأصباغ قد تكون لطيفة بشكل كبير ، وذلك ما يجعل دم الحشرات يكون صافي ، أو به القليل من اللون الأصفر أو الأخضر ، وعندما تقوم سحق ذبابة تجد لون أحمر ذلك اللون الأحمر هو عبارة عن صبغة من عيون الحيوان .

ويكون ذلك مختلف عن نظام الدورة الدموية المغلق الذي نجده في الفقاريات ، حيث تمتلك الحشرات نظام مفتوح يفتقر إلى الشرايين والأوردة ، وبهذه الطريق يمكن للدم أن يتدفق بحرية في مختلف أنحاء أجسامهم ، ويقوم بنقل المغذيات والفضلات .

يعمل الجهاز الدوري للفقاريات على حمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم ، فنجد الحشرات يمكنها التنفس بطريقة مختلفة بشكل كلي ، حيث أنها تتنفس من خلال أنابيب القصبة الهوائية ، على سبيل المثال في حالة ذبابة الفاكهة توجد سلسلة من الفتحات الصغيرة تعرف باسم الفتحات التنفسية .

تقوم هذه الفتحات التنفسية بنقل الهواء مباشرة إلى أنابيب القصبة الهوائية التي بدورها تنقل الهواء إلى الأنسجة الداخلية ، وقد تمتلك الحشرات قلوب تضخ الدم في جميع أنحاء الأنظمة الدموية .

تعتبر هذه القلوب مختلفة بشكل كبير عن قلوب الفقاريات ، ولكن بعض الجينات التي توجه تطور القلب في المجموعتين تكون متشابهة بشكل كبير، ونجد أن تطور قلب الفقاريات في الوقت الحالي يخضع للعديد من الأبحاث . [1]

يعتبر الجزء البطني من الوعاء الظهري ، هو عبارة عن قلب الحشرة ، وذلك لأنه يحتوي على فتحات ، وعضلات تسمح للدم بالدخول والخروج حيث يدخل الدم إلى القلب ، وذلك عندما يكون القلب في حالة استرخاء .

وينقبض القلب ويضخ الدم خلال الوعاء باتجاه رأس الحشرة ، حيث أن هناك يخرج الدم من الوعاء لكي يتدفق عائد عبر تجويف الجسم ، ثم يلامس كل الأنسجة والأعضاء .

كما أنه يتحكم في حركة العناصر الغذائية والأملاح والنفايات والهرمونات ، حيث يحافظ على شكل الجسم كما يساعد في حركة الحشرة .

ويساعد على حماية الحشرة من غزو البكتيريا والطفيليات الداخلية من بين العديد من الأمور الأخرى ، حيث يساعد الضغط الهيدروستاتيكي الذي ينتج عن تقلصات القلب في وظائف مثل التكاثر . [2]

كيف تتنفس الحشرات

تعمل كمية الأكسجين المتاحة على الحد من حجم جسم الحشرات بسبب كيفية تكوين أجهزة التنفس لدى المخلوقات ، كبديل عن الرئتين حيث تتنفس الحشرات من خلال شبكة من الأنابيب الدقيقة ، والتي تعرف باسم القصبة الهوائية .

ولتوضيح


كيف تتنفس الحشرات


نجد أنه يدخل الهواء إلى الأنابيب عن طريق صف من الثقوب على طول بطن الحشرة ، ثم ينتشر الهواء بعد ذلك أسفل القصبة الهوائية ، وبما أن أكبر الحشرات تمتلك اطول قصبة هوائية ، فيجب أن تحتاج إلى أكبر قدر من الاكسجين لتستطيع التنفس .

لا تستطيع الحشرات التنفس بنفس الطريقة التي نتنفس بها ، حيث ينتقل الأكسجين إلى أنسجة الحشرات عن طريق فتحات صغيرة موجودة في جدران الجسم والتي تعرف باسم الفتحات الصغيرة ، ونجد أن جزيئات الغاز تنتشر عبر مسافة بمعدل يتناسب مع تركيز المصدر . [3]

تركيب الجهاز التنفسي في الحشرات

تعتبر جميع الحشرات كائنات هوائية وتحتاج إلى الحصول على الأكسجين لكي تستطيع البقاء على قيد الحياة ، حيث أنهم يستخدمون نفس التفاعلات الأيضية ، مثل الحيوانات الأخرى ، ويتم تحويل العناصر الغذائية مثل السكريات إلى طاقة الرابطة الكيميائية ، حيث أنه في الخطوة الأخيرة من هذه العملية تتفاعل ذرات الأكسجين مع أيونات الهيدروجين من أجل إنتاج الماء .

نجد أن الجهاز التنفسي هو المسؤول عن توصيل كمية كافية من الأكسجين لجميع خلايا الجسم وإزالة ثاني أكسيد الكربون الذي ينتج كمخلفات للتنفس الخلوي ، حيث أن الجهاز التنفسي للحشرات والعديد من المفصليات يكون منفصل عن الدورة الدموية .

وهي تعتبر شبكة معقدة من الأنابيب تعرف باسم نظام القصبة الهوائية التي تقوم بنقل الهواء المحمل بالأكسجين إلى كل خلية من خلايا الجسم ، وقد يدخل الهواء إلى جسم الحشرة من خلال فتحات تشبه الصمام من الهيكل الخارجي .

وقد يتم تنظيم تدفق الهواء عن طريق عضلات صغيرة للغاية ، هي التي تقوم بتشغيل صمام أو صمامين يشبهوا الرفرف ، حيث تتعاقد لإغلاق الفتحة ، أو الاسترخاء لفتحها . [4]

أهمية الجهاز التنفسي في الحشرات

تمتلك الحشرات جهاز تنفسي رغامي ينتقل من خلاله الأكسجين ، وثاني أكسيد الكربون عبر أنابيب مملوءة بالهواء تعرف باسم القصبة الهوائية ، وقد يخترق نظام القصبة الهوائية الجلد عبر صمامات قابلة للإغلاق تسمى الفتحات التنفسية .

تعمل القصبة الهوائية بشكل أساسي كـ أنابيب تقوم بنقل الغازات بين الفتحات التنفسية والقصبة الهوائية ، في حين يعتقد أن القصبة الهوائية الرقيقة الجدران هي المواقع الرئيسية لتبادل الغازات مع الأنسجة .

تكون القصبة الهوائية في العديد من الحشرات قابلة للانضغاط وتشكل توسعات القصبة الهوائية أكياس هوائية رقيقة الجدران تعمل مع بعضها البعض لتعزيز تدفق الغازات من خلال نظام القصبة الهوائية . [5]

أهمية القصبة الهوائية لدى اللافقاريات

يتكون العضو التنفسي من نظام الأنابيب المتفرعة التي توصل الأكسجين إلى الأنسجة ، وتعمل على إزالة ثاني أكسيد الكربون منها ، وبالتالي تجنب الحاجة إلى نظام الدورة الدموية لـ نقل الغازات التنفسية .

يمنع الفتح والإغلاق المستمر لـ الفوهات التنفسية فقدان الماء بسبب التبخر ، وذلك يعتبر تهديد كبير وخطير للحشرات التي تعيش في بيئات جافة .

ومن الممكن أن تقوم حركات الضخ العضلي للبطن بتعزيز تهوية نظام القصبة الهوائية ، وخاصة يحدث ذلك في الحيوانات الكبيرة ، وعلى الرغم من أن أنظمة القصبة الهوائية مصممة بشكل أساسي للحياة في الهواء نجد أن التعديلات في بعض الحشرات تمكنها من العمل على تبادل الغازات تحت الماء .

وقد تحظى الحشرات التي تعرف باسم متنفس الفقاعات بأهمية كبيرة ، وهي مثل خنفساء الماء كما يوضح لنا ذلك


كيف تتنفس الخنفساء


، حيث تأخذ مصدر للغاز على شكل فقاعة هواء تحت أسطح الأجنحة بجوار الفتحات التنفسية . [6]