הנשימה היא פעולה של קליטת חמצן ופליטת דו-תחמוצת הפחמן. חשיבותו של החמצן לחיים אינה נופלת מזו של המזון. חימצון המזון בגוף הוא המספק את האנרגיה לגוף החי. אבל איך נושמים יצורים שאין להם נחיריים ואין להם ריאות? מתברר שיש חלופה אחרת שאצל החרקים פועלת בהצלחה רבה.
 |
כל מעטה הגוף נושם |
הנשימה אצל חרקים נעשית על ידי מערכת צינורות דקים הנקראים טרכיאות, שדרכם חודר האוויר אל גוף החרק. למעשה בנויה המערכת מאותו חומר שממנו עשוי מעטה הגוף, הקוטיקולה, אלא שבמקום שיהיה רציף, הוא קיבל צורה של שקע ספירלי המאפשר שינוי בנפח הצינורות. שקעים אלה מתחברים זה לזה ויוצרים מערכת צינורות אורך, שמהם מסתעפים צינורות נוספים רוחביים ואורכיים בחלוקת משנה שנייה ושלישית עד שהם מגיעים לקוטר זעיר ביותר - של מיקרון אחד או פחות.
הקצוות הדקים הללו מגיעים לכל תא ותא בגוף החרק, כך שהחמצן מפעפע (בדיפוזיה) במצב גזי כמעט עד לתא עצמו, ורק בקצה הוא מתמוסס בנוזל הרקמות וחודר לתוך התא. ראוי לציין שדיפוזיה של חמצן במצב גזי מהירה פי מיליון מאשר דיפוזיה בנוזל.
|
אצלם ואצלנו |
הדמיון בין מערכת הטרכיאות של החרק והריאות שלנו הוא מוגבל למדי. אמנם גם אצלנו השטח שבו נעשה מעבר הגזים שקוע לתוך חלל הגוף – הריאות שלנו. כמו בחרק זה מצמצם את איבוד המים מהרקמות, אך בעוד שאצל החרק מערכת הטרכיאות מביאה את החמצן ישירות לתאי הגוף, הרי שבריאות שלנו נקלט החמצן על ידי ההמוגלובין שבדם, והדם הוא זה שמובילו אל תאי הגוף. אצל החרקים ה"דם" אינו מעורב בתהליכי הנשימה.
הפער בין תצרוכת החמצן של החרק בעת מנוחה לזמן תעופה, עשוי להגיע עד פי 100 ויותר. במעופו, דיפוזיה פסיבית של החמצן אינה מספקת, והחרק חייב להגדיל את יעילות הזרימה של האוויר על ידי תנועות של שאיבה ואוורור - הכנסת אוויר מפתחים קדמיים והוצאתו מפתחים אחוריים (או להפך). במעופפים טובים התרחבו הטרכיאות ויצרו "שקי אוויר" המאפשרים שינויי נפח יותר גדולים. פתחי נשימה (או ספירקולים) היו פעם בכל פרק בגוף, אך עם האבולוציה, הצטמצם מספרם. חשוב לציין כי פתחי הצינורות מצוידים במנגנון פתיחה וסגירה העוזר לווסת את כמות האוויר הנכנסת, אך גם להקטין את כמות המים המתנדפת דרכם.
טיפוסים שונים של פתחי נשימה (ספירקולים)
|
חרקי מים וחרקי יבשה |
חרקים רבים חיים במים, ולמרביתם מערכת טרכיאות פתוחה לאוויר החיצוני, כך שעליהם להגיע אל פני המים כדי לקבל אוויר. דוגמא טובה לכך הם זחלי יתושים שנותרו להם בסך הכל שני פתחי נשימה, קרוב לקצה האחורי של הגוף. עם הפתחים הללו, שצורתם כצינורות, הם נוגעים בשטח הפנים של המים בעוד שאר הגוף נשאר טבול. צינור הנשימה מצופה בחומר דוחה מים שעוזר לחרקים להיתלות בשטח הפנים ולנשום. יש מיני יתושים או זחלי חיפושיות החיים במים, שצינורות הנשימה שלהם מחודדים והם מחדירים אותם לחללי אוויר של צמחי מים לשם קבלת חמצן.
צינורות שנושאים את פתחי הנשימה ביתוש
חרקי מים רבים דמויי פשפשים וחיפושיות בעלי מערכת טרכיאות פתוחה מגדילים את יכולתם לשהות מתחת לפני המים באמצעות נטילת בועת אוויר. בועה זו נאחזת במקומה בעזרת שערות מיוחדות או חלל מתחת לכנפיים העליונות (כנפי החפיה). ככל שיורד הלחץ היחסי של החמצן בבועה, עובר אליה חמצן מהמים. בועות כאלה מספקות חמצן פי 15 מנפחן ההתחלתי.
מצויים גם חרקי מים עם מערכת טרכיאות סגורה לחלל החיצוני. מרביתם של אלה, כמו זחלי שפיריות, בריומנים ועשי מים, מצוידים בזימי טרכיאות. אלה הן בליטות בעלות דופן חיצונית (קוטיקולה) דקה ביותר. הבליטה עשירה מאוד בטרכיאות והחמצן מבעבע דרך הדופן לתוך הטרכיאות, ומשם מתפזר בגוף במצב (פזה) גזי – וזאת בשונה מזימי הדגים, שאצלם החמצן מועבר למערכת הדם.
חתך אורך בגוף חגב
