La respiración traqueal en los insectos es un mecanismo de respiración adaptado a su morfología y tamaño. Los organismos más complejos necesitan un sistema respiratorio igualmente complejo, como es el caso de las aves y los mamíferos. Los insectos todavía necesitan oxígeno para sobrevivir, pero no lo inhalan por la boca como otros tipos de sistemas respiratorios. En cambio, el aire ingresa al cuerpo a través de varias aberturas conocidas como espiráculos. Son estas aperturas las que conducen a la sistema traqueal en insectos.
En Wiki Animales te explicamos respiración traqueal en insectos. Analizamos por qué los insectos necesitan respirar de manera diferente y qué adaptaciones les permiten sobrevivir de esta manera.
¿Los insectos tienen pulmones?
Hay más especies de insectos que cualquier otro tipo de animal en la Tierra, ya sean animales vertebrados o invertebrados. Su diversidad es increíble, pero todos comparten ciertas características. Como ocurre con todos los animales, necesitan tomar oxígeno para ciclo del oxigeno (intercambio de gases) y emitirá dióxido de carbono en el proceso. Esto es la respiración, de la cual existen diferentes tipos en diferentes animales.
Los insectos no tienen pulmones.. Algunos insectos en su etapa larvaria tendrán branquias. Esto se debe a que nacen en el agua y necesitan una forma de completar el ciclo del oxígeno mientras están sumergidos. Cualquier insecto con branquias las tiene como parte del sistema traqueal, el método de respiración común a todos los insectos. Analizamos este sistema en detalle en las secciones siguientes.
¿Qué es la respiración traqueal en los insectos?
La respiración traqueal es un tipo de respiración que se da en los insectos, así como en algunos otros invertebrados. Los animales más pequeños necesitan menos oxígeno y un sistema pulmonar complejo no podrá caber en los cuerpos de los insectos. En cambio, respiran por difusión a través de la piel. De esta forma, el aire viaja en gradiente sin necesidad de ningún esfuerzo por parte del animal.
En insectos más grandes o en momentos de mayor actividad como el vuelo de los insectos, el animal necesitará ventilar. Esto permite que el aire entre en su cuerpo a través de los poros o espiráculos de la piel. Estos espiráculos conducen a estructuras llamadas traqueolas y desde allí el oxígeno puede pasar a las células.
Los poros siempre pueden estar abiertos, pero también pueden estar cerrados, generalmente para evitar que entre agua en la tráquea. Esta apertura y cierre está controlado por el sistema nervioso central. Bombearán su abdomen y tórax de manera que el aire salga al comprimirse y entre por los espiráculos al expandirse. Incluso pueden utilizar estos músculos para bombear aire a través de los espiráculos durante el vuelo.
¿Cómo es el sistema traqueal en los insectos?
A pesar de su pequeño tamaño, los sistema respiratorio de insectos está muy desarrollado. Está formado por tubos traqueales que se ramifican por todo el cuerpo del animal y están llenos de aire. El final de la rama son las traqueolas que vierten oxígeno a las células del cuerpo.
El aire llega al sistema traqueolar a través de espiráculos, poros que se abren en la superficie del animal. De cada espiráculo se genera un tubo que se ramifica volviéndose cada vez más fino hasta construir las traqueolas, donde se produce el intercambio gaseoso.
El final de traqueolas está lleno de líquido. Sólo cuando el animal está más activo el líquido es desplazado por el aire. Además, estos tubos están interconectados entre sí, presentan interconexiones longitudinales y transversales, sistema que se conoce como anastomosis.
En algunos insectos podemos ver sacos de aire. Se trata de ensanchamientos de estos tubos que pueden ocupar un gran porcentaje del animal y se utilizan como una especie de fuelle para el movimiento del aire por el cuerpo.
¿Cómo se produce el intercambio de gases en la respiración traqueal?
Respirar con este tipo de sistema es discontinuo. Los animales tienen espiráculos cerrados, lo que significa que sólo el aire que ya está en el sistema traqueolar es el que sufre el intercambio de gases. Durante este proceso cerrado, la cantidad de oxígeno encerrada en el cuerpo del animal disminuye y, a la inversa, aumenta la cantidad de dióxido de carbono.
Luego, los espiráculos comienzan a abrirse y cerrarse continuamente. causando una fluctuación. Durante este proceso, se libera algo de dióxido de carbono. Pasado este periodo, los espiráculos se abren y se escapa todo el dióxido de carbono, recuperando los niveles de oxígeno.
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Respiración traqueal en insectos acuáticos.
Un insecto que vive en el agua no puede abrir los espiráculos mientras está sumergido. Si lo hicieran, su cuerpo se llenaría de agua y morirían. Por este motivo, presentan diversas adaptaciones estructurales para permitir que se produzca el intercambio gaseoso en los insectos acuáticos:
branquias traqueales
Son branquias que funcionan de forma similar a las de los peces. El agua entra y sólo el oxígeno que contiene pasa al sistema traqueolar antes de distribuirse al células de insectos. Estas branquias se pueden encontrar en la zona interna/externa del cuerpo, en la parte posterior del abdomen.
Espiráculos funcionales
Son espiráculos que pueden abrirse o cerrarse. En el caso de las larvas de mosquito, sacan del agua la parte final del abdomen, abren los espiráculos, respiran y luego se vuelven a sumergir en el agua.
branquias de gas
Estos son burbujas de aire que utiliza el insecto para suministrar oxígeno mientras está sumergido, de los cuales existen dos tipos:
- Compresible: un animal sube a la superficie y agarra una burbuja de aire(1). Esta burbuja actúa como una tráquea, permitiéndoles absorber oxígeno del agua. El animal producirá dióxido de carbono, pero puede entrar fácilmente al agua. Si el animal nada mucho o se hunde profundamente, la burbuja tendrá mucha presión. Se hará cada vez más pequeña, por lo que el insecto tendrá que salir a la superficie para coger una nueva burbuja.
- Incompresible o plastrón: esta burbuja no cambiará de tamaño, por lo tanto puede ser indefinida. El mecanismo es el mismo, pero el animal tiene millones de pelos hidrofóbicos en una región muy pequeña de su cuerpo. Estos hacen que la burbuja permanezca encerrada en la estructura. Es por eso que la burbuja nunca disminuirá.
Ejemplos de respiración traqueal en insectos.
Uno de los animales que vemos frecuentemente en la naturaleza es el escarabajo torbellino común (Gyrinus natator). Este pequeño escarabajo acuático respira a través de unas branquias de burbuja y se muestra en la foto de arriba.
Las efímeras son otro tipo de insecto acuático. Durante su estadios larvarios y juveniles, respiran a través de branquias traqueales. Cuando alcanzan el estado adulto, salen del agua. Estas branquias se pierden y pasan a la respiración traqueal aérea. Lo mismo ocurre con animales como los mosquitos y las libélulas. Como ocurre con muchos otros insectos terrestres, los saltamontes, las hormigas, las abejas o las avispas tienen respiración traqueal aérea durante toda su vida.
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1. Matthews, PG y Seymour, RS (2010). Branquias de gas compresible de insectos buceadores: medidas y modelos. Revista de fisiología de insectos., 56(5)470–479.
https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2009.07.011
Bibliografía
- Hill, RW, Wyse, GA y Anderson, M. (2004). Fisiología animal. Cap. 21. Editorial Panamericana SA, Madrid.
- Moyes, CD y Schulte, PM (2006). Principios de fisiología animal. Capítulo 10. Addison Wesley-Pearson. San Francisco.
- Randall, D., Burggren, W. y French, K. (2002). Eckert: Fisiología, mecanismos y adaptaciones animales. 4ª edición. Cap. 13. McGrawHill/Interamericana, Madrid.