Нужен ли муравьям воздух
| Оставить отзыв. (0) |
Насекомые не имеют легких, но как они дышат?
Насекомые не имеют легких, но как они дышат? До настоящего времени думали, что они дышат путем пассивного дыхания через поры внешнего покрова. Но оказывается процесс дыхания у них происходит по настоящему, с затрачиванием усилий, и делают они это используя крошечные воздушные мешочки, об истинном значении которых в их организме раньше никто даже не знал.
Ученым Полевого Музея и Аргонской Национальной Лаборатории потребовалась одна из самых мощных в мире рентгеновских установок, которая имеет разрешение в сотни раз больше, чем самые сложные медицинские приборы, чтобы увидеть, как жуки, сверчки и муравьи дышат.
«Они действительно засасывают немного газа», сказал доктор Марк Вестнит, куратор зоологии Полевого Музея и руководитель исследования.
Насекомые осуществляют дыхание через свои дыхательные каналы, поглощая кислород и выдыхая углекислый газ каждую секунду. Этот процесс эквивалентен тому, как человек дышит с нагрузкой при выполнении умеренных упражнений.
Результаты исследований были опубликованы 24 января в журнале Science .
Трахеальные каналы древесного жука Platynus decentis полностью расширяются, а затем полностью сжимаются.
Дыхательные каналы, называемые еще трахейными, соединяются с крошечными воздушными отверстиями на внешнем хитиновом покрытии насекомого. В течение многих десятилетий, ученые думали, что воздух пассивно проникает через эти отверстия. Тогда исследователи предположили, что крошечные воздушные мешочки около крыльев насекомых, ног и брюшка, они используют, чтобы накапливать воздух внутри тела.
Но остальная часть тела насекомого твердая, и никто не думал, что неподвижное твердое тело способно перекачивать намного больше воздуха. Вестнит обнаружил, что насекомые сжимают воздушные каналы по всему телу, чтобы затем расслабив их, они могли всосать воздух. Это очень похоже на процесс дыхания легкими у высших животных, только у насекомых не два легких, а множество мелких по всему телу.
Самое примечательное, что столь важные результаты в оценке жизнедеятельности насекомых были получены чисто случайно. Раньше никто не додумывался использовать рентгеновские установки для анализа работы их внутренних органов. И вот однажды доктор физики Аргонской Национальной Лаборатории Ва-Кит Ли искал новые способы использовать синхротрон. Когда он поместил мертвого муравья под машину, он увидел четкие детальные изображения его органов.
Подключив группу ученых во главе с Вестнитом, он начал помещать уже живых насекомых в синхротрон, и бомбардировать их высокими дозами радиации, чтобы получить захватывающие по качеству изображения работы их внутренних органов. Причем это проделать можно было и раньше, еще несколько десятков лет назад. Но никто раньше так и не додумался осуществить симбиоз физики и биологии и заглянуть внутрь тела насекомых, хотя возможность для этого была. Вот как важно комбинировать разные направления науки, чтобы осуществить прорыв в каком-то направлении!
Ученые надеются использовать синхротрон, чтобы и дальше исследовать процессы того, как насекомые едят и как функционируют сложные сердца у жуков.
Источник
Как дышат муравьи в муравьиной ферме: градиент концентрации и дыхальце
Всем привет. Сегодня расскажу, как дышат муравьи в муравьиной ферме. Пишу статью, потому что одна знакомая боится, что её муравьи задохнутся. Считаю такой страх не обоснованным, потому что всему есть объяснение. Читайте до конца, и узнаете о дыхании муравьев полезную информацию.
Физиология дыхания
Муравьи дышат, как и все насекомые через дыхальце. У, муравья несколько дыхалец, которые представляют собой небольшие отверстия в хитиновом панцире. Размер 35 мкм. Это тоньше, чем человеческий волос.
Дыхальце ведет в трахею. Трахея — это воздухоносная трубочка. В организме муравья их много, они пронизывает весь организм. Стенки трахеальных трубок постоянно сокращаются, эти движения обеспечивают до 50% обновления кислорода в организме. Именно, так муравьи дышат в муравьиной ферме.
В каком-то смысле, весь организм муравья похож на наше легкое, испещрённое бронхами, которые так же сокращаются. Если появляются паразиты или жидкость, которая забивает дыхальце, то муравью грозит гипоксия. Гипоксия — это недостаток кислорода. Крайняя форма — смерть от недостатка кислорода.
Кстати, дыхальце вырабатывает антибиотики для защиты от микроорганизмов. В большинстве случаев прорастание плесени там не будет, но вот личинки паразитов, это реальная угроза. Следите за муравьями. Поэтому опасны опарыши (покрыты липкой слизью, а умертвить такого бойца не просто), липкие жидкости и паразиты. Если муравьи не очистят друг друга, то умрут. Иногда, это не возможно.
Так же встречал мнение, что в муравейнике пониженная концентрация кислорода. Это значит, что муравьи должны были эволюционно подготовлены к сниженной концентрации кислорода и повышенного уровня углекислого газа.
Как происходит вентиляция в формикарии
Помним, что формикарий делится на арену, где значительно больший запас воздуха и систему ходов, где воздуха меньше. Как правило пластины акрила прилегают плотно прилегают друг к другу, чтобы муравей не сбежал, но кислород между слоями должен проходить. Так же есть отверстие в камере увлажнения и шлюзе для заселения муравьев.
За счёт этих отверстий происходит вентиляция в формикарии и движение воздушных масс.
Мы периодически смотрим на питомцев, почти каждый день открываем крышку. Поэтому кислорода в формикарии достаточно. По закону диффузии кислород из области с большей концентрацией устремится в область с меньшей концентрацией. Да, градиент концентрации и физика сделают своё дело. Камеры муравьёв всегда наполнены кислородом.
Если страшно, то ищите модели с вентиляцией. Она представляет небольшие прорези в крышке. Так поступать воздуха в муравьиную ферму будет намного больше. Я жнецов держу с антипобегом без крышки. Если не убирать антипобег, то никуда не денутся. А если и убегают, то не далеко от формикария.
Последний способ, который многие используют — крышка со стальной сеткой. Да, можно использовать сетку 80 микрон или 0,08 x 0,08 мм. Размер 10см*10см. Будет достаточно для вентиляционного окна, которое будет пропускать кислород, и не будет выпускать муравьев.
Бывают случаи, что особо агрессивные виды муравьев прогрызали сетку, но это не про жнецов.
Подытожим. Муравьи хорошо чувствуют себя в формикарии. Дышат за счёт диффузии кислорода по градиенту концентрации и сокращению трахей. Если страшно, что питомцы задохнутся, то заказывайте металлическую сетку и делайте отверстие формикарии. Надеюсь, что успокоил)
Источник
Нужен ли муравьям воздух
У меня колония жнецов, уже 9 месяцев. Численность что-то около 50 особей, много куколок, но растут медленно. За всё время умерло около десятка муравьёв, визуально — старики, т.е. маленькие и самые чёрные. Большинство явно умерло по естественным причинам с соблюдением «ритуала»: т.е. сами вышли на арену, вцепили в камень или сделали себе комок из песка и так умерли, после чего были доставлены фуражирами на «помойку». У них ещё характерные гнутые антенны «нежильцов».
Два муравья умерли прямо в муравейнике и их пытались «воскресить» — целые консилиумы собирали, массировали ноги, антенны и пр. Сегодня вот впервые умер крупный и не очень старый муравей, причём к нему по-прежнему отношение, как к живому — т.е. его чистят, расправили ему ноги зачем-то (обычно муравьи когда умирают, складывают ноги к груди). Это очень странно и тревожно, похоже, что муравей умер не естественной смертью.
Обнаружил две возможных проблемы: во-первых, муравьям не хватает воды. Хотя я использую встроенный в мой муравейник (ноунейм-башня) поролоновый лист для увлажнения, и вода идёт, муравьи с жадностью набрасываются на любой источник влаги, положенный на арену.
Раньше они с удовольствием ели яичницу, разделывали её на куски и запасали в гнезде. Сейчас, в основном, пьют с неё «сок». Зёрна тоже едят те, что запасли в гнезде, новые не таскают. Но если положить на место кормёжки мокрую ватку, на неё сбегается весь муравейник кроме нескольких нянек, даже матка выходит.
Подсадил небольшое растение (колонхое) в песок, иногда его поливаю из шприца, так муравьи в поисках мокрого песка вырыли целую пещеру под этим растением и теперь постоянно её патрулируют.
Это нормально? Нужна ли жнецам «открытая» вода, или муравьи просто от жадности заполняют себе желудок водой и их не стоит баловать?
Вторая возможная проблема — это плесень, растущая из муравьиных «помоек» и на нижних, уже нежилых этажах муравейника. Это как-то плохо сочетается с общей засухой и жаждой у муравьёв. Плесень пока представлена только грибницей, которая медленно растёт по стенам, но всё равно не приятно.
В общем, что порекомендуете? Последнее время, кстати, муравьи стали заметно беспокойнее и постоянно патрулируют крышку и пытаются «расшатать» щель между ней и стенками. Сдаётся мне, что нынешнее гнездо их не очень устраивает.
Источник
Дыхальце муравья
На этой микрофотографии, сделанной с помощью сканирующего электоронного микроскопа и затем раскрашенной, запечатлено дыхальце муравья шириной всего 35 мкм — это тоньше, чем волос человека! Дыхальце ведет в трахею — одну из множества тонких ветвящихся трубочек, которые проходят через все тело насекомого и образуют его дыхательную систему, чаще всего открыто сообщающуюся с окружающим воздухом. Лишь у некоторых водных личинок трахейная система закрыта, и тогда кислород подается туда с помощью трахейных жабр, которые улавливают его из воды. Основа трахей, как и других жестких частей насекомого, собрана из хитина: тонкая хитиновая выстилка укреплена более толстыми хитиновыми же кольцами.
Дыхальца у муравьев бывают разной формы — например, круглой (как на рисунке вверху) и щелевидной. Что интересно, форма дыхалец является одним из диагностических признаков, по совокупности которых можно определить род муравья.
Два рода муравьев, которые отличаются между собой строением мандибул (кружок слева) и формой дыхалец (кружок справа): А — представитель рода Pseudoponera, обладающий мандибулами с базальным желобком и щелевидной формой дыхалец, В — род Rasopone с мандибулами без желобка и круглыми дыхальцами. Фотография из определителя муравьев-понерин, составленного на основе статьи C. A. Schmidt, S. O. Shattuck, 2014. The higher classification of the ant subfamily Ponerinae (Hymenoptera: Formicidae), with a review of ponerine ecology and behavior
Эта фотография была представлена на втором ежегодном конкурсе научного искусства, который каждую весну проводит Лаборатория аналитики и наноматериалов Чапел-Хилл. Автор фотографии Адам Шилдс (Adam Shields) назвал ее «Сарлакк»: дыхальце напомнило ему пустынное чудовище из фильма «Звездные войны» (см. Sarlacc).
Фото © Adam Shields с сайта nsf.gov.
Фантастика! То есть дыхание происходит без принудительного втягивания и выталкивания воздуха? Если там просто трубки.
Ну а на счёт того, что по форме дышалки узнают вид, так тут ничего удивительного: у нас тоже нос — оч яркая в этом смысле вещь! Греческий нос, грузинский, нос «картошкой», нос «уточкой» и т.д.))
В вики написано бывает от одной до десяти пар
https://ru.wikipedia.org/wiki/Дыхальце
А я считал что их всегда много и система чисто пассивная (хотя и видел ритмичные движения брюшка, но читал же что воздух самотеком поступает). Разве через две маленькие дырки хватит газообмена без принудительной вентиляции чтобы хватило всему телу, к тому же часто довольно шустрому как муравей?
Далее в викию, а там
https://ru.wikipedia.org/wiki/Трахеи
«многих насекомых характеризует активная вентиляция трахей. У крылатых насекомых она осуществляется в полете за счет действия крыловых мышц, которые одновременно с колебаниями крыльев нагнетают воздух в трахеи и выталкивают его из воздушных мешков к мышцам. Крупные членистоногие часто осуществляют специальные дыхательные движения: одни накачивают воздух за счет ритмичных расширений брюшных сегментов, другие — телескопического надвигающейся их одного на другой. У большинства насекомых одни дыхальца при вдохе открываются, другие — закрываются, а при выдохе — наоборот. В промежутках между вдохом и выдохом все дыхальца закрыты. Количество дыхательных движений в минуту колеблется в зависимости от температуры окружающей среды, физиологического состояния насекомого и его вида — от 5—6 до 150 и более.»
«Число дыхательных движений различается у разных насекомых и в разном состоянии: домашняя пчела совершает при работе 120 дыхательных движений в минуту, в покое — 40; при повышении температуры воздуха их число у саранчовых повышается с 6 до 26 и более»
Ничосе, дыхательная система оказывается вполне себе активная.
Это все подходит для тех у кого «воздушные мешки » имеются.
А тут их нету, а только трахея — одна «из множества тонких ветвящихся трубочек, которые проходят через все тело насекомого и образуют его дыхательную систему,
Я все правильно понимаю?
Все же мешок — штука, которую можно воздухом наполнить и затем выпустить его, типа как меха в горне кузнечном. При этом воздух можно гнать и через трубочки и через чего угодно .
А тонкие трубочки чтоб в себя всасывали воздух без мешка — так это они должны менять свой внутренний диаметр. Получается довольно неочевидная процедура дыхания.
Мне лично неочевидная, как минимум. И приравнивание мне нисколько не помогает ясно представить этот процесс.
Если б трубочки были не тонкими — это ещё туда-сюда, укладывается в голове процесс их «сминания» (как тюбик зубной пасты) и потом «расправления» . А вот с трубочками тоньше волоса — Фантазия отказывает.
Источник