האם ידעת שבחלק מהמינים חמצן נספג ישירות ברקמות?
אני יודע שזה נשמע קצת מטורף, מכיוון שרוב הסיכויים שלרובם יש את הדפוס בראשם בו חמצן נכנס דרך האף, מגיע לריאות שם חילופי הגזים עם הדם מתרחשים בכליות, אולם אצל מינים מסוימים, כמו במקרה של חרקים, התהליך שונה לחלוטין מכיוון שהוא אינו כרוך בפעולה של מערכת הדם ונקרא נשימה קנה הנשימה.
המינים המפתחים נשימה מסוג זה מצוידים בקנה הנשימה, אשר מתפשטים בגוף, ויוצרים מערכת של צינורות עם קירות המחוזקים על ידי טבעות המורכבות מכיטין. קנה הנשימה הוא כזה המאפשר מעבר אוויר למערכת המינים.
ארכנידים ופרוקי רגליים הם חלק מהדוגמאות לבעלי חיים המפתחים נשימה מסוג קנה הנשימה.
הגדרה של נשימה בקנה הנשימה
זהו סוג של נשימה, שניתן להגדירו כישירה, שכן אוויר מסופק לתאים, מבלי להזדקק לדם כנוזל תחבורה, כפי שקורה לנשימה בבני אדם.
מערכת הנשימה של חרקים מוליכה את חמצן ישירות לתאים, שם מוציאים את תוצרת הפסולת (פחמן הדו-חמצני) כדי להוביל אותה כלפי חוץ. הוא מורכב מחיבור של מינים של צינורות, האחראיים על החדרת גזי נשימה לגוף ועל ביצוע חילופי גזים ברמת התאים. האוויר נכנס דרך סדרה של פתחים חיצוניים הנקראים ספירקלות המובילים לרשת צינורות הנקראים קנה הנשימה. קנה הנשימה האלה מסתעף שוב ושוב אל קנה הנשימה.
כיצד מתרחשת נשימה בקנה הנשימה?
בהיותו אופייני לחרקים ופרוקי רגליים יבשתיים אחרות, סוג זה של נשימה מתרחש הודות לעובדה שבאורגניזמים אלה יש סדרה של צינורות, המכונים קנה הנשימה, הנפתחים כלפי חוץ דרך חורים הנקראים סטיגמטה. אלה המבנים הטרנסצנדנטיים ביותר בתהליך.
קנה הנשימה, בדומה למערכת צינורות, מסתעפים לכל חלקי הגוף אשר יוצר קשרים חשובים המאפשרים החלפת גזים: חמצן (O2) ופחמן דו חמצני (CO2), מבוצע ישירות על כל התאים. האוויר נשאב דרך הסטיגמות הקדמיות, המנפחות את בטן המין. לאחר סגירת הסטיגמות, נצפה כיצד הבטן מתכווצת והפחמן הדו חמצני המשתחרר יוצא דרך הסטיגמות האחוריות.
חילופי גז בנשימה קנה הנשימה, היא מתבצעת בעקבות מנגנון של תהליך פיזי הנקרא דיפוזיה, שבו התוצר של שיפוע ריכוז של זרם האוויר שנכנס והריכוז בו נמצא היסוד בתאים מקדם שחרור של גז לא רצוי עבור הגוף (CO2), וספיגת חמצן חיוני. מכיוון שיש לנו ריכוז גבוה יותר בכניסת האוויר, הגז הזה עובר מקנה הנשימה לתאים דרך נקבוביות קרומי התאים, עד שהריכוזים משני הצדדים משתווים, ובנקודת שיווי המשקל התהליך נעצר.
אותו דבר קורה עם פחמן דו חמצני, אם כי באופן הפוך, מכיוון שהתאים הם שמייצרים אותו כתוצר לוואי בתגובותיהם להשגת אנרגיה. לפיכך, ריכוז הגז הזה בתוך התאים גבוה בהרבה מאשר באוויר, ולכן הוא עובר לעבר קנה הנשימה כדי להשוות את ריכוזו.
מבנים מעורבים
הובלת האוויר, הנלקחת מהסביבה, מתבצעת בהצלחה באורגניזמים המבצעים נשימה בקנה הנשימה, הודות לפעולה המשותפת של סדרת מבנים, ביניהם ראוי להזכיר:
- קנה הנשימה: הם תוספות של המכלול, המציג כיסוי, או לציפורן, המוחלף במהלך החלפת העור. גודלו של מבנה זה הוא פחות מ- 0.8 מילימטרים. קנה הנשימה מתפצל בתוך החיה והופך לדליל יותר, כך שהם מוחדרים דרך כל הרקמות. באופן זה הם מגיעים לקרבת כל תאי החרק, באופן דומה לאופן שבו נימי הדם מתרחשים בגוף האדם.
- סטיגמות או ספירקלות: הפתח שאנו מקבלים בין קנה הנשימה על פני הגוף נקרא חור מפוצץ או סטיגמה, ואלה ממוקמים, באזורים הנקראים: מזותורקס, מטתורקס ובטן. חסימת הספירקל מוסדרת בדרך כלל על ידי שסתומים המופעלים על ידי שרירים. זהו מאפיין חשוב של ספירקלות, או נקבוביות נשימה, שהם מוגנים בדרך כלל ברוב החרקים על ידי שערות זעירות, שתפקידן מקביל לתפקיד של פילטר המונע כניסת חלקיקי אבק ומיקרואורגניזמים.
- דרכי הנשימה: הם השלכות החודרות אפילו לתאי השריר, וחשוב לציין כי הקיר שלהם דק מאוד, מה שלא מאפשר החלפה חופשית של גזים ומים. קנה הנשימה מכוסה במידת מה בנוזל המכונה המולימפה, אותו הוא רוחץ את הרקמות.
חשיבות הנשימה
ניתן להגדיר את הנשימה כמעשה החשוב ביותר להתפתחות פונקציות חיוניות, וזה נתמך על ידי העובדה שאי אפשר להכחיש כי כל התהליכים קשורים לתגובות חמצון והפחתה, אפילו בתוך אורגניזמים, התפתחות התגובות דורשת חמצן. פעולות החלוקה והתחדשות התאים מתבצעות, הודות לנוכחותו של אלמנט זה. מוכרת גם חשיבותו בתהליכים מטבוליים, ובשחרור רעלים.
אספקתו כה חשובה עד כי מינים אינם יכולים להתקיים בהיעדרו.