Entomologia Anatomia Apparato respiratorio - Alex Minicò photographer

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APPARATO RESPIRATORIO

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Caratteri generali



Il trasporto dell'ossigeno fino alle cellule differenzia nettamente gli Insetti dai Vertebrati.
I Vertebrati affidano il trasporto interno dei gas alla circolazione sanguigna.
L'apparato respiratorio ha perciò la funzione di aumentare la superficie dell'interfaccia di separazione fra la rete capillare sanguigna e l'ambiente esterno, sia con la respirazione branchiale sia con quella polmonare.
Negli insetti invece il trasporto dell'ossigeno è affidato integralmente all'apparato respiratorio (a parte gli insetti apneustici dove il ricambio dei gas è invece affidato alla respirazione cutanea e al trasporto con l'emolinfa) quindi si deduce che (a differenza dei vertebrati) non ha rapporti con nessun'altro apparato.

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Organi respiratori


Gli organi respiratori degli insetti si suddividono generalmente in stigmi, trachee e tracheole.

Gli stigmi o spiracoli tracheali sono delle aperture per mezzo delle quali la rete interna di trasporto comunica con l'ambiente esterno.
Generalmente sono presenti, situati lateralmente,  due stigmi per ogni segmento (toracico o addominale, non cefalico); sono presenti al massimo 10 paia, di cui due toracici e otto addominali.

A seconda della disposizione e del numero di stigmi, gli insetti si definiscono:

apneusti: torace 0, addome 0, totale 0
propneusti (oligopneusti): torace 1, addome 0, totale 1
metapneusti (oligopneusti): torace 0, addome 1, totale 1
anfipneusti (oligopneusti): torace 1, addome 1, totale 2
oligopneusti sensu lato: torace 0-1, addome 0-3, totale 1-4
polipneusti: torace 1-2, addome 4-8, totale 5-9
olopneusti: torace 2, addome 8, totale 10
iperpneusti: torace 2, addome 9, totale 11

La forma e la struttura dello stigma cambia secondo il gruppo sistematico.
Negli insetti meno evoluti sono delle semplici aperture in continuità con la trachea ma con l'evoluzione, gli stigmi si sono differenziati in strutture più complesse. Generalmente costituite da:

Peritrema: Orlo sclerificato che delimita lo spiracolo.
Atrio: "Camera" all'interno dello spiracolo e del corpo.
Setole: Organi disposti longitudinalmente che fungono da filtro.
Lobi: Processi sclerotizzati che, mossi dai muscoli, si uniscono occludendo completamente lo spiracolo.

stigma
stigma
stigma
Spiracolo tracheale di un coleottero

Le trachee sono dei tubuli formati da introflessioni del tegumento, di cui mantengono la stessa struttura istologica:

intima: cuticola con spessimenti chiamati tenidi che decorrono lungo la trachea e hanno la funzione di impedire l'otturazione delle trachee.
epitelio semplice: composto da cellule appiattite.
membrana basale:

In generale, da ogni stigma partono tre rami tracheali (uno dorsale, uno ventrale e uno centrale).
Nei sistemi respiratori più primitivi la rete tracheale riproduce la struttura metamerica, ma con l'evoluzione si sviluppa la connessione longitudinale fra i sistemi tracheali dei singoli segmenti, fino ad avere una vera e propria rete anastomizzata.
Negli insetti più evoluti le trachee possono anche differenziare strutture più complesse, come ad esempio i sacchi aerei.
Nel corso dello sviluppo postembrionale, la cuticola delle trachee è rinnovata con la muta.

Le tracheole invece sono tubuli di calibro inferiore rispetto alle trachee, ma ne mantengono la stessa struttura.
Quelle più grandi sono anche fornite di tenidi, ma gli ispessimenti scompaiono con la riduzione del calibro.
Le tracheole derivano da cellule di forma stelloidale chiamate tracheoblasti, e arrivano fino alla singola cellula dove, per diffusione, avviene lo scambio di ossigeno e anidride carbonica.
Le tracheole più piccole arrivano ad avere un diametro dell'ordine di alcuni micron e formano una rete capillare dinamica che interessa tutte le parti del corpo, garantendo il rifornimento di ossigeno a tutti i tessuti.
A differenza delle trachee, la cuticola delle tracheole non viene rinnovata con la muta.

 
organi respiratori
organi respiratori
 

Tuttavia a seconda del gruppo sistematico o piu' precisamente dell' ambiente ci posso essere modifiche o organi aggiuntivi.

Ad esempio gli insetti acquatici sono generalmente privi di stigmi (apneusti) e utilizzano l'ossigeno disciolto nell'acqua servendosi di organi respiratori diversi.
Questi organi, quando sono presenti, si chiamano:

Tracheobranchie o branchie tracheali: espansioni del tegumento, dalla cuticola sottile, dislocate in varie parti del corpo e attraversate da una ricca rete di tracheole.
Branchie spiracolari: estroflessioni degli spiracoli chiusi attraversate da tracheole.
Branchie sanguigne: espansioni del tegumento non attraversate da tracheole; ossigeno viene trasportato dall'emolinfa.
Sacche aeree: dilatazioni delle trachee la cui funzione è quella di costituire delle riserve d'aria, cedute gradualmente quando i tessuti richiedono ossigeno o di fungere da organo aerostatico.

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Respirazione


L'elemento differenziale di maggiore rilevanza tra la respirazione dei vertebrati e quella degli insetti sta nella dipendenza dall'assunzione dell'ossigeno e dell'eliminazione dell'anidride carbonica.
Dopo l'inspirazione, gli insetti chiudono gli stigmi e l'aria si diffonde attraverso la rete tracheale.
L'inspirazione è controllata dai gangli della catena ventrale, in particolare quelli addominali, che agiscono in risposta alla dinamica del rapporto fra il tenore in ossigeno e quello in anidride carbonica.
L'espirazione non si alterna necessariamente all'inspirazione, come avviene nei Vertebrati,  ma può susseguirsi anche dopo diverse ore.
Una parte dell'anidride carbonica è inoltre eliminata attraverso il tegumento in corrispondenza delle membrane intersegmentali e delle articolazioni.
La chiusura degli stigmi e l'apertura degli stigmi è regolata anche in base all'umidità ambientale così da evitare l'evaporazione.

Esistono altri insetti che non usano propriamente una respirazione "terrestre" e si dividono in:

acquaioli: insetti che, pur vivendo in ambiente acquatico, hanno una respirazione di tipo terrestre usando delle sacche aree che usano per immagazzinare l'acqua in superficie e riutilizzarla in acqua.
acquatici: insetti che hanno una respirazione di tipo branchiale.

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Illustrations by Snodgrass, Insetti.org, Giancarlo Dessi.
Photo by Siga.
Arraignment from Wikipedia.it by Alex Minicò.

 
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