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Come respirano gli insetti

 
Di Giovanni Rizzo. Aggiornato: 31 agosto 2020
Come respirano gli insetti

Gli insetti sono tra le creature più piccole che abitano il pianeta Terra. Ve ne sono di tutti i tipi: volanti, terrestri ed acquatici, ciascuno con caratteristiche particolari che permettono alla specie di vivere in ecosistemi specifici.

In molti aspetti gli insetti sono differenti dalla maggior parte degli animali che conosciamo, visto che hanno una differente morfologia. Una delle loro peculiarità è la maniera in cui ottengono l'ossigeno per vivere. Se volete sapere come respirano gli insetti, non perdetevi il nostro articolo di AnimalPedia.

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La respirazione negli insetti

Il processo di respirazione degli insetti avviene in maniera diversa rispetto a quello degli animali più conosciuti e studiati come i mammiferi. I mammiferi infatti si caratterizzano per ottenere l'ossigeno attraverso il naso, da dove passa ai polmoni per poi essere trasformato in diossido di carbonio che viene espulso con la respirazione. Negli insetti invece questo procedimento viene espletato in maniere alternative e diverse a seconda dei casi.

Gli insetti prendono l'ossigeno esteriore attraverso tessuti corporali chiamati sfiatatoi, i quali si trovano sul loro esoscheletro, a livello addominale, in forma di piccole cavità o aperture del corpo. Quando viene immagazzinato negli sfiatatoi, l'ossigeno viene trasportato fino alla trachea degli insetti, tubi più piccoli che si distribuiscono in tutto il corpo e che sono incaricati di portare l'ossigeno fino alle tracheole, sacchetti che misurano meno di 0,2 micrometri. Questi sacchi funzionano come i polmoni dell'insetto, solo che si trovano in parti anatomiche diverse. Le tracheole si caratterizzano come membrane umide che permettono lo scambio tra gas che provengono dall'esterno e quelli che si trovano all'interno.

Avvenuto il processo, le cellule dell'insetto ricevono l'ossigeno che necessitano ed espellono una parte corrispondente di diossido di carbonio attraverso gli sfiatatoi. Questo movimento di gas viene portato a termine nell'apparato respiratorio dell'insetto e non coinvolge né il sistema circolatorio né altri tessuti. L'insetto dunque ottiene l'ossigeno necessario attraverso una respirazione cellulare, esattamente allo stato modo degli esseri umani e tutti gli esseri viventi. Tuttavia la respirazione cellulare è solo la parte finale del processo, che implica o scambio di gas, la loro respirazione infatti segue un sistema di respirazione tracheale.

Questo apparato respiratorio funziona allo stesso modo per tutti gli insetti terrestri, salvo che quelli di minori dimensioni non devono realizzare alcun movimento per mantenere gli sfiatatoi aperti. Gli esemplari con dimensioni superiori ai 3 cm tuttavia, realizzano un lavoro muscolare superiore per portare a termine la respirazione a causa del loro più alto tasso metabolico. È questo il caso dei coleotteri ad esempio, meglio conosciuti come scarabei.

Come respirano gli insetti - La respirazione negli insetti

Respirazione degli insetti acquatici

Solo il 6% degli insetti sono acquatici, anche se alcuni di loro vivono le loro prime fasi di vita nell'ambiente acquatico. Come incorporano l'ossigeno in questi casi? Come respirano gli insetti acquatici?

A seconda della specie, gli insetti hanno messo in ato diversi meccanismi per poter ottenere l'ossigeno. Come capita con gli insetti terrestri, quelli acquatici hanno un sistema tracheale ma che utilizzano in maniera diversa grazie alle loro adattamenti. Vediamone i principali:

  • Trachea idrofoba: impedisce l'entrata dell'acqua nell'organismo dell'insetto, anche quando gli sfiatatoi stanno dilatandosi per realizzare il processo di respirazione. Questo è il metodo che utilizzano ad esempio le larve delle zanzare.
  • Sifoni idrofobi: sono tubi capaci di rompere la pressione della superficie dell'acqua. Le larve dei ditteri appartenenti al genere Eristalis utilizzano tale mutazione, come la mosca-ape (Eristalis tenax) e la mosche degli orti (Eristalis horticola).
  • Peli idrofobi: con l'intenzione di distanziare le visite in superficie, alcune specie di insetti ha sviluppato setole o villosità capaci di intrappolare bollicine d'aria che utilizzano per estrarre ossigeno. Si avvalgono di tale adattamento gli insetti del genere Notonecta.
  • Piastrone: sono riserve di aria grazie alle quali alcuni insetti non hanno la necessità di salire in superficie per respirare. I piastroni si formano grazie alla presenza di peli idrofobici sulla cute del corpo dell'insetto, che mantengono un intercambio costante di aria senza che la bolla si rompa. Gli insetti del genere Aphelocheirus oppure Elmis (coleotteri come lo scarabeo) posseggono i piastroni.
  • Bracnhie tracheali: nel luogo dove dovrebbero ubicarsi le tracheole, alcuni insetti sviluppano invece delle sottili estensioni fogliari che si possono notare nella parte superiore del corpo, si tratta delle branchie tracheali. Utilizzano questo sistema le larve del sottordine Zygoptera, come ad esempio il Calopteryx virgo o la chimarrra, una piccola farfalla verde(Philopotamidae Stephens).

Grazie a questi adattamenti o mutazioni, gli insetti acquatici hanno adottato tra tipi diversi di respirazione.

Tipi di respirazione degli insetti acquatici

Le trachee, i sifoni, i peli idrofobici, i piastroni e le branchie tracheali sono mutazioni sviluppate dagli insetti acquatici per poter ottenere ossigeno nelle seguenti maniere:

  • Ottenimento dell'ossigeno dall'aria: per ottenere ossigeno direttamente dall'aria, l'insetto si avvale dei sifoni, trachee e peli idrofobi. Esistono tre varianti:
  1. Rompere la tensione della superficie dell'acqua e utilizzare le trachee idrofobe per ottenere ossigeno. Quando questo finisce, l'insetto è obbligato a tornare in superficie.
  2. Rompere la tensione della superficie e utilizzare i sifoni per ottenere ossigeno. In questo caso l'insetto dovrà rimanere con il sifone esteso per poter respirare.
  3. Rompere la tensione della superficie e utilizzare peli idrofobi per creare una bolla di aria. Finita la bolla, l'insetto deve tornare in superficie per ripetere il procedimento.
  • Ottenimento dell'ossigeno attraverso l'acqua: è questo il caso della respirazione cutanea e l'utilizzo di branchie e piastroni. Per capire come respirano gli insetti mediante questo metodo, lo spieghiamo nel dettaglio:
  1. Respirazione cutanea: alcune specie che si sviluppano in ambiente acquatico presentano una cuticola o pellicola esterna attraverso la quale assorbono le molecole di ossigeno che si trovano in acqua. In questo tipo di respirazione, l'ossigeno si ottiene direttamente dall'acqua. Grazie a questo metodo non entra liquido nel sistema tracheale perché l'insetto è capace di mantenere chiuse le prese d'aria fino a che l'ossigeno non è finito. Questo tipo di respirazione è utilizzata dalle larve dei generi Simulium y Chironomus, ditteri come la mosca Bladford(Simulium posticatum).
  2. Respirazione tracheale: questo metodo consiste nell'ottenere ossigeno direttamente dal mezzo acquatico, senza necessità di tornare in superficie. In questo caso, le branchie si trovano a coprire la rete tracheale dell'insetto, per cui a partire da queste ultime l'ossigeno si distribuisce nel modo appena descritto.
  3. Piastroni: si formano grazie alla presenza di peli idrofobici nel vello del corpo dell'insetto. Essi conservano uno scambio costante di aria senza che le bollicine si rompano.
  • Ottenimento dell'ossigeno grazie alle piante: gli insetti acquatici possono ottenere il loro ossigeno direttamente dalle piante che si trovano sommerse. A questo scopo premono gli sfiatatoi fino a raggiungere le aerenchima della pianta, tessuti ricchi di spazi intercellulari, dove immagazzinano l'ossigeno (si possono vedere tagliando lo stelo di una pianta acquatica e osservando le piccole divisioni vuote al loro interno. Gli insetti che ottengono l'ossigeno in questo modo sono larve dei generi Donacia (coleotteri) e Chrysogaster (ditteri).

Vi siete resi conto che la respirazione degli insetti è molto più complessa e varia di quanto ci aspettassimo, e dipende dal mezzo in cui vivono e dalle mutazioni che hanno attuato per risolvere il problema della respirazione.

Come respirano le mosche

Le mosche, insetti molto comuni nelle case, utilizzano lo stessa sistema di respirazione tracheale del resto degli insetti terrestri. Lo sfiatatoio attraverso cui entrano le particelle di ossigeno si trova ubicato nell'addome. Da lì, l'ossigeno viene trasportato da tubi della trachea fino alle tracheole, la sua destinazione finale.

Le tracheole contengono fluido tracheale, incaricato di dissolvere le molecole di ossigeno per portarlo al resto del corpo della mosca. Questo processo richiede solo pochi secondi e avviene in continuazione anche mentre la mosca sta volando. Tuttavia durante il volo gli insetti necessitano dosi maggiori di ossigeno e quindi il flusso di ossigeno tende ad aumentare. Anche se le prese d'aria si dilatano per lasciar passare più aria questa non è abbastanza rispetto a quella che necessitano durante il volo. Quindi la mosca espande il torace e il sistema tracheale, fatto che moltiplica la capacità delle tracheole. Grazie a questo sistema la mosca è in grado di assimilare fino a 350 millilitri di aria all'ora, a differenza dei 50 che si utilizzano a riposo.

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Bibliografia
  • Gefaell Borrás, J.; Regueira Marcos, L.; Valera Reuco, N. (2017, 30 de mayo). Respiración en insectos. Fisiología animal II.
  • Ask a Biologist. ¿Cómo respiran los insectos? Arizona State University. Disponible en: https://askabiologist.asu.edu/C%C3%B3mo-respiran-los-insectos
  • Chapman, R. F. (2013). The insects. Structure and funtion. Cambridge University Press, UK.

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