Respiratory system of insects
ಒಂದು ಕೀಟದ ಉಸಿರಾಟದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅದರ ಒಳಭಾಗಕ್ಕೆ ಉಸಿರಾಟದ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿದೆ. ಸ್ಪಿರಾಕಲ್ಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಬಾಹ್ಯ ರಂಧ್ರಗಳ ಸರಣಿಯ ಮೂಲಕ ಗಾಳಿಯು ಕೀಟಗಳ ಉಸಿರಾಟದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಕೀಟಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ನಾಯುವಿನ ಕವಾಟಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಈ ಬಾಹ್ಯ ರಂಧ್ರಗಳು, ಆಂತರಿಕ ಉಸಿರಾಟದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ, ಇದು ಟ್ರಾಚೀ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ದಟ್ಟವಾದ ಜಾಲದ ಟ್ಯೂಬ್ಗಳ ಶ್ರೇಣಿಯಾಗಿದೆ. ಅಡ್ಡಹಾಯುವ ಮತ್ತು ಉದ್ದನೆಯ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಈ ಜಾಲವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾದ್ಯಂತ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಸಮನಾಗಿರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ದೇಹದ ಎಲ್ಲಾ ಜೀವಕೋಶಗಳಿಗೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು (O2) ತಲುಪಿಸಲು ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶದ ಉಸಿರಾಟದ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು (CO2) ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಕೀಟಗಳ (ಮತ್ತು ಇತರ ಅನೇಕ ಸಂಧಿಪದಿಗಳ) ಉಸಿರಾಟದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ರಕ್ತಪರಿಚಲನಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿದೆ. ಸ್ಪಿರಾಕಲ್ ಕೀಟಗಳ ರಚನೆಯು ಗಾಳಿಯು ಶ್ವಾಸನಾಳವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡಲು ಅವುಗಳ ಎಕ್ಸೋಸ್ಕೆಲಿಟನ್ಗಳ ಮೇಲೆ ಸ್ಪಿರಾಕಲ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಕೀಟಗಳಲ್ಲಿ, ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕೊಳವೆಗಳು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಕೀಟಗಳ ಅಂಗಾಂಶಗಳಿಗೆ ತಲುಪಿಸುತ್ತವೆ. ನೀರಿನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತೆರೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಮುಚ್ಚಬಹುದು. ಸ್ಪಿರಾಕಲ್ ಅನ್ನು ಸುತ್ತುವರೆದಿರುವ ಹತ್ತಿರದ ಸ್ನಾಯುಗಳನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಇದನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ತೆರೆಯಲು, ಸ್ನಾಯು ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಹತ್ತಿರದ ಸ್ನಾಯು ಕೇಂದ್ರ ನರಮಂಡಲದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಸ್ಥಳೀಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಚೋದಕಗಳಿಗೆ ಸಹ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಹುದು. ಹಲವಾರು ಜಲಚರ ಕೀಟಗಳು ನೀರು ಶ್ವಾಸನಾಳವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸದಂತೆ ತಡೆಯಲು ಇದೇ ರೀತಿಯ ಅಥವಾ ಪರ್ಯಾಯ ಮುಚ್ಚುವ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಸುರುಳಿಗಳ ಸುತ್ತಲೂ ಬೃಹತ್ ಗಾಳಿಯ ಚಲನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ನೀರಿನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸ್ಪಿರಾಕಲ್ಗಳನ್ನು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಕೂದಲುಗಳಿಂದ ಸುತ್ತುವರೆದಿರಬಹುದು. ಸುರುಳಿಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೀಟಗಳ ಎದೆ ಮತ್ತು ಹೊಟ್ಟೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಪಾರ್ಶ್ವವಾಗಿ ನೆಲೆಗೊಂಡಿವೆ-ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರತಿ ದೇಹದ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಒಂದು ಜೋಡಿ ಸುರುಳಿಗಳು. ಗಾಳಿಯ ಹರಿವನ್ನು ಸಣ್ಣ ಸ್ನಾಯುಗಳು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಪ್ರತಿ ಸುರುಳಿಯೊಳಗೆ ಒಂದು ಅಥವಾ ಎರಡು ಫ್ಲಾಪ್ ತರಹದ ಕವಾಟಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ-ಸುರುಳಿಯನ್ನು ಮುಚ್ಚಲು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಅಥವಾ ಅದನ್ನು ತೆರೆಯಲು ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. ಶ್ವಾಸನಾಳದ ರಚನೆ ಒಂದು ಸುರುಳಿಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದ ನಂತರ, ಗಾಳಿಯು ಉದ್ದನೆಯ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕಾಂಡವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕೊಳವೆಗಳ ಸಂಕೀರ್ಣ, ಕವಲೊಡೆಯುವ ಜಾಲದಾದ್ಯಂತ ಹರಡುತ್ತದೆ, ಅದು ಸಣ್ಣ ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ವ್ಯಾಸಗಳಾಗಿ ಉಪವಿಭಾಗಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೇಹದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಭಾಗವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಶಾಖೆಯ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ಒಂದು ವಿಶೇಷ ಜೀವಕೋಶವು ವಾತಾವರಣದ ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಜೀವಂತ ಜೀವಕೋಶದ ನಡುವೆ ಅನಿಲಗಳ ವಿನಿಮಯಕ್ಕೆ ತೆಳುವಾದ, ತೇವಾಂಶವುಳ್ಳ ಅಂತರಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿರುವ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಮೊದಲು ಶ್ವಾಸನಾಳದ ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಕರಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಜೀವಕೋಶದ ಪೊರೆಯಾದ್ಯಂತ ಪಕ್ಕದ ಜೀವಕೋಶದ ಸೈಟೋಪ್ಲಾಸಂನಲ್ಲಿ ಹರಡುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಜೀವಕೋಶದ ಉಸಿರಾಟದ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್, ಜೀವಕೋಶದಿಂದ ಹೊರಹೋಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಶ್ವಾಸನಾಳದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೂಲಕ ದೇಹದಿಂದ ಹೊರಹೋಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕೊಳವೆಯು ಭ್ರೂಣದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಕ್ಟೋಡರ್ಮ್ನ ಆಕ್ರಮಣವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಅದರ ಕುಸಿತವನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು, ಚರ್ಮದ ತೆಳುವಾದ, ಬಲಪಡಿಸುವ "ತಂತಿ" (ಟೈನಿಡಿಯಾ) ಪೊರೆಯ ಗೋಡೆಯ ಮೂಲಕ ಸುರುಳಿಯಾಗಿ ಬೀಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಿನ್ಯಾಸವು (ವಾಹನದ ಮೇಲಿನ ಹೀಟರ್ ಮೆದುಗೊಳವೆ ಅಥವಾ ಬಟ್ಟೆ ಒಣಗಿಸುವ ಯಂತ್ರದ ಮೇಲಿನ ನಿಷ್ಕಾಸ ನಾಳದ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ) ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕೊಳವೆಗಳಿಗೆ ಗಾಳಿಯ ಹರಿವನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುವ ಕಿನ್ಕ್ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸದೆ ಬಾಗುವ ಮತ್ತು ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಶ್ವಾಸನಾಳದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕೆಲವು ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಟೈನಿಡಿಯಾದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳ್ಳಬಹುದಾದ ಗಾಳಿಯ ಚೀಲಗಳ ರಚನೆಗೆ ಅವಕಾಶ ನೀಡುತ್ತದೆ, ಬಲೂನ್ ತರಹದ ರಚನೆಗಳು ಗಾಳಿಯ ಸಂಗ್ರಹವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು. ಒಣ ಭೌಗೋಳಿಕ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ, ಈ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ವಾಯು ಪೂರೈಕೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವಿಯಾಗುವ ಒತ್ತಡದ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಕೀಟವು ತನ್ನ ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚುವ ಮೂಲಕ ನೀರನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಜಲಚರ ಕೀಟಗಳು ನೀರಿನ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಸೇವಿಸುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ತೇಲುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಅದನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಮೊಳಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಕೀಟವು ಹಳೆಯ ಎಕ್ಸೋಸ್ಕೆಲಿಟನ್ನಿಂದ ಹೊರಬಂದು ಹೊಸದನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುವುದರಿಂದ ಗಾಳಿಯ ಚೀಲಗಳು ತುಂಬುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡದಾಗುತ್ತವೆ. ಮೋಲ್ಟ್ಗಳ ನಡುವೆ, ಗಾಳಿಯ ಚೀಲಗಳು ಹೊಸ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಅವಕಾಶವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ-ಆಂತರಿಕ ಅಂಗಗಳ ವಿಸ್ತರಣೆಯಿಂದ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಅವು ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಕುಗ್ಗುತ್ತವೆ. ಸಣ್ಣ ಕೀಟಗಳು ಶ್ವಾಸನಾಳದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಳಗಿನ ಅನಿಲಗಳ ಚಲನೆಗಾಗಿ ಬಹುತೇಕವಾಗಿ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಪ್ರಸರಣ ಮತ್ತು ದೈಹಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ದೊಡ್ಡ ಕೀಟಗಳಿಗೆ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಕ್ರಿಯ ವಾತಾಯನ ಅಗತ್ಯವಿರಬಹುದು (ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿದ್ದಾಗ ಅಥವಾ ಶಾಖದ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ). ದೇಹದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಲು ಮತ್ತು ಕುಗ್ಗಿಸಲು ಕಿಬ್ಬೊಟ್ಟೆಯ ಸ್ನಾಯುಗಳನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ ಕೆಲವು ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಇತರವುಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚುವ ಮೂಲಕ ಅವರು ಇದನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತಾರೆ. ಈ ನಡುಗುವ ಚಲನೆಗಳು ದೇಹದ ಒಂದು ತುದಿಯಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ತುದಿಗೆ ಉದ್ದನೆಯ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕಾಂಡಗಳ ಮೂಲಕ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಹರಿಸುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಸಣ್ಣ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಕೊಳವೆಗಳ ಜಾಲದ ಮೂಲಕ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಜೀವಕೋಶಗಳಿಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ವಿತರಿಸಲು ಪ್ರಸರಣವು ಇನ್ನೂ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಅನಿಲ ಪ್ರಸರಣದ ಪ್ರಮಾಣವು ಕೀಟಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ (ಎಕ್ಸೋಸ್ಕೆಲಿಟನ್ನ ತೂಕದೊಂದಿಗೆ). ಆದಾಗ್ಯೂ, ಭೂಮಿಯ ಪ್ರಾಚೀನ ಇತಿಹಾಸದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬನಿಫೆರಸ್ನಂತಹ ಅವಧಿಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮಟ್ಟವನ್ನು (35 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು) ಹೊಂದಿದ್ದವು, ಇದು ಮೆಗಾನಿಯುರಾದಂತಹ ದೊಡ್ಡ ಕೀಟಗಳು ಮತ್ತು ಅರಾಕ್ನಿಡ್ಗಳು ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳಲು ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟವು. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಾದರಿಗಳು ಕೀಟಗಳು ಶ್ವಾಸನಾಳದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಅನಿಲಗಳ ಸರಳ ಪ್ರಸರಣದ ಮೂಲಕ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಪರಿಸರದೊಂದಿಗೆ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ಒಂದು ಕಾಲದಲ್ಲಿ ನಂಬಲಾಗಿತ್ತು. ತೀರಾ ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಕೀಟಗಳ ಗಾಳಿ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿನ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಕೀಟಗಳ ಉಸಿರಾಟವು ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯತ್ಯಾಸಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಸಣ್ಣ ಕೀಟಗಳು ನಿರಂತರ ಉಸಿರಾಟವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸುರುಳಿಗಳ ಮೇಲೆ ಸ್ನಾಯುವಿನ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇತರರು, ಆವರ್ತಕ ಅನಿಲ ವಿನಿಮಯ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಮತ್ತು ವಾತಾವರಣಕ್ಕೆ ನೀರಿನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಂಯೋಜಿತ ಸುರುಳಿಯಾಕಾರದ ಸಂಕೋಚನ ಮತ್ತು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೊಟ್ಟೆಯ ಸ್ನಾಯುವಿನ ಸಂಕೋಚನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಈ ಮಾದರಿಗಳ ಅತ್ಯಂತ ತೀವ್ರವಾದ ರೂಪವನ್ನು ನಿರಂತರ ಅನಿಲ ವಿನಿಮಯ ಚಕ್ರಗಳು (ಡಿಜಿಸಿ) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ಮಾದರಿಯು ಆವರ್ತಕ ಅನಿಲ ವಿನಿಮಯದಲ್ಲಿ ವಾಯು ಸಾರಿಗೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವಿವರಿಸಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಕೀಟ ಅಂಗರಚನಾಶಾಸ್ತ್ರ ಅಕಶೇರುಕ ಉಸಿರಾಟದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ವೀಡಿಯೊ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಲೇಖನಗಳು