Der Akt des Atmens ist etwas, das alle Lebewesen gemeinsam haben, da dieser Gasaustausch zwischen der Umwelt und dem Körper selbst das Leben ermöglicht. Wenn es um die Atmung geht, werden mehrere Arten unterschieden, die teilweise sehr weit vom typischen Lungenmechanismus entfernt sind. Als Beispiel können wir die Trachealatmung bei Tieren erwähnen.
Diese Art der Atmung ist nicht sehr bekannt und dennoch eine der häufigsten im Tierreich, da sie von Insekten (neben anderen Wirbellosen) genutzt wird. Es ist typisch für sehr kleine Tiere, da es seine Grenzen hat. Sehen wir uns an, woraus dieses Atmungssystem besteht und aus welchen Teilen es besteht.
Was ist Trachealatmung bei Tieren?
Die Luftröhrenatmung erfolgt bei Tieren durch verschiedene Öffnungen in ihrem Körper. Diejenigen, die es praktizieren, haben kein großes Atmungssystem wie beim Atmen durch die Lunge, aber die Atmung kann entlang der Oberfläche erfolgen. Dies stellt einen großen Vorteil dar, da es die Zufuhr von Sauerstoff zu allen Zellen des Körpers erheblich erleichtert.
Bei kleinen Wirbellosen – oder solchen, die sich in Momenten geringer Aktivität befinden, in denen der Bedarf an Sauerstoff geringer ist – gelangt dieses Gas durch Diffusion über die Haut in den Organismus des Tieres. Der Mechanismus wird als passives System betrachtet.
Wenn das Wirbellose dagegen groß ist oder mehr Luft benötigt – zum Beispiel beim Fliegen –, muss das Tier belüften, damit die Luft durch die darin befindlichen Stigmen (Poren) in seinen Körper gelangt ihre Haut. Dieses System ist im Gegensatz zum vorherigen aktiv.
Tracheales Atmungssystem bei Tieren
Um das tracheale Atmungssystem bei Tieren besser zu verstehen, ist es ideal, die drei Grundelemente, aus denen es besteht, und seine Aufgabe oder Funktionsweise zu kennen. Kommen wir zur Sache.
Da sind zunächst die Stigmen – auch Narben genannt – runde Poren, die über mehr als ein Verschlusssystem verfügen und auf unterschiedliche Weise im Körper verteilt sein können. Durch sie gelangt Luft in den Körper.
Das nächste Element ist die Luftröhre, die aus einem hohlen Schlauch besteht, durch den Luft strömt. Die gesamte Luftröhre besteht aus einem für Gase durchlässigen Gewebe und kann kleine Kammern haben, in denen Sauerstoff gespeichert werden kann, was für den Flug sehr nützlich ist.
Schließlich strömt die Luft durch die Luftröhre bis zu ihrem Ende, aus dem die Tracheolen entstehen. Das sind feine Äste, die den Transport von Gasen zu den Körperzellen ermöglichen.
Gasaustausch bei der Trachealatmung
Die Atmung von Arthropoden mit Luftröhre, zu denen auch Insekten gehören, ist in vielen Fällen ein diskontinuierlicher Mechanismus. Das bedeutet, dass die Poren, durch die diese Lebewesen atmen, geschlossen sind, so dass nur die Luft im Tracheolarsystem dem Gasaustausch ausgesetzt ist.
Natürlich nimmt die begrenzte Luft im Inneren des Tieres mit zunehmendem Kohlendioxid ab. Ab einem bestimmten Punkt beginnen sich die Stigmen kontinuierlich zu öffnen und zu schließen, was zu einer schwankenden CO2-Freisetzung führt. Dann öffnen sie sich vollständig, sodass Kohlendioxid vollständig entweichen und Sauerstoff zurückgewonnen werden kann.
Einschränkungen der Trachealatmung
Die Hauptbeschränkung der Trachealatmung liegt in der Körpergröße des Tieres, da es klein sein muss. Dies liegt daran, dass das Fehlen großer und leistungsfähiger Organe – wie der Lunge – die Aufnahme großer Mengen Sauerstoff nicht ermöglicht.
Wenn also Insekten oder andere trachealatmende Tiere wachsen würden, könnten sie nicht die gesamte Luft bekommen, die sie zum Leben brauchen, und würden möglicherweise sterben. Die einzige Möglichkeit zum Überleben bestünde darin, in Atmosphären mit höherem Sauerstoffgeh alt zu leben.
Anpassungen der Trachealatmung bei Wasserinsekten
Bei Bodeninsekten ist die Luftröhrenatmung recht einfach. Aber was passiert mit den Wasserlebewesen, die diesen Mechanismus nutzen? Sie dürfen ihre Atemlöcher nicht unter Wasser öffnen, da sonst die Flüssigkeit in ihren Körper eindringen und sie in vielen Fällen sterben würden.
Die Antwort liegt in Expertenstudien, die auf die unterschiedlichen Strukturen hinweisen, die es einigen wirbellosen Wassertieren ermöglichen, Gase mit der Umwelt auszutauschen. Das sind die wichtigsten.
Funktionelle Stigmen
Sie kommen zum Beispiel im Körper von Mückenlarven vor.Es handelt sich um Poren, die je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden können. In diesem konkreten Beispiel bringen die Larven den letzten Teil ihres Hinterleibs an die Oberfläche, öffnen die Poren in diesem Bereich, erh alten Sauerstoff und tauchen wieder ab.
Trachealkiemen
Sie ähneln in ihrer Funktionsweise den Kiemen von Fischen. Durch die Trachealkiemen dringt Wasser ein, aber nur der darin enth altene Sauerstoff gelangt zum Tracheolarsystem und von dort zu den Zellen. Auf körperlicher Ebene befinden sich diese Kiemen normalerweise auf der Rückseite des Hinterleibs des Tieres.
Bubble Gill
In der Luftröhrenatmung von Wasserinsekten finden wir auch die Blasenkieme. Bei dieser Möglichkeit lassen sich 2 Typen unterscheiden:
- Inkompressibel oder Plastron: Das Tier kommt an die Oberfläche und erhält eine Luftblase, die als Luftröhre fungiert und es ihm ermöglicht, dem Wasser Sauerstoff zu entziehen. Eine solche Blase kann unbegrenzt sein, da sie immer gleich groß bleibt.
- Komprimierbar: In diesem Fall wird die Blase, die das Tier an der Oberfläche aufnimmt, kleiner, wenn es zu tief abtaucht oder zu weit schwimmt, was bedeutet, dass es wieder an die Oberfläche muss, um eine neue Blase zu bilden .
In der inkompressiblen Variante hat das Tier Millionen hydrophober Haare in einem sehr bestimmten und kleinen Bereich seines Körpers, in dem diese Blase eingeschlossen bleibt. Das Gleiche gilt nicht für die komprimierbare Blasenkieme.
Beispiele der Trachealatmung bei Tieren
Einige der Tiere, die die Trachealatmung zum Überleben nutzen, sind:
- Spinnentiere: Zecken, Skorpione, Spinnen oder Milben sind Beispiele dafür. Sie können Luftröhre und Phyllotrachea haben.
- Insekten: Diese häufigen wirbellosen Tiere wie Ameisen, Käfer, Bienen oder Wespen, die 6 Beine haben und sowohl in terrestrischen als auch in aquatischen Ökosystemen leben können, nutzen ebenfalls die Luftröhrenatmung.
- Myriapoden: ähnlich wie Insekten, aber mit viel mehr Beinen. Beispiele sind Symphyla, Pauropoden, Tausendfüßler oder Tausendfüßler.
- Onychophoranen: Sie sind als Samtwürmer bekannt, haben zahlreiche Beinpaare sowie Krallen und sind länglich geformt.
Wie Sie vielleicht gesehen haben, ist die Luftröhrenatmung ein evolutionärer Beweis dafür, dass selbst die „scheinbar einfachsten“ Lebewesen über sehr komplizierte Systeme verfügen. Dadurch sind viele Wirbellose in der Lage, Sauerstoff zu ihren Zellen zu transportieren und zu überleben.
