Luftrör - andningsorgan hos leddjur och onychophora . De är grenade rör, med hjälp av vilka gasutbyte utförs i vävnaderna hos vissa leddjur ( mylipedes , insekter , spindeldjur ). Graden av utveckling varierar mellan företrädare för olika grupper. Luftrören öppnar sig utåt med spirakler , som är belägna på ovansidan på sidorna av mitten och metathorax och på ytan av de första buksegmenten [ 1] .
Luftrören är tunna grenade rör av ektodermalt ursprung. Vid djurembryogenes uppträder de som djupa utsprång av integumentet. Luftstrupens väggar är sammansatta av ett enda lager av epitel och är fodrade med en nagelband . Den senare består av en tjock kitin-protein prokutikula och ett tunt nagelbandsskikt av epikutikula. Hos insekter bildar prokutikula spiralförtjockningar (tenidier) som hindrar luftstrupens väggar från att klibba ihop. Utanför öppnas rören med parade hål - spirakler eller stigmas. Varje spirakel av insekter tjänar tre tvärgående luftstrupar, sammankopplade av tre par längsgående luftstrupar. Grenar till vävnader och organ avgår från dessa huvudstammar. De slutar i tunna rör med en diameter på 1-2 mikron - trakeoler. Ändarna av trakeolerna ligger antingen på ytan av enskilda celler eller går in i dem.
Syre från trakeolerna diffunderar direkt in i cellerna och koldioxid diffunderar från vävnaderna in i trakeolerna. Syre från luften som fyller trakealsystemet transporteras till kroppens individuella celler genom diffusion. I cellerna konsumeras det omedelbart, så i luftrörssystemet finns en syrepartialtrycksgradient riktad in i kroppen. Dessutom kännetecknas många insekter av aktiv luftrörsventilation. Hos bevingade insekter utförs det under flykt på grund av vingmusklernas verkan, som samtidigt med vingarnas vibrationer tvingar in luft i luftstrupen och trycker ut den ur luftsäckarna till musklerna. Stora leddjur utför ofta speciella andningsrörelser: vissa pumpar luft på grund av den rytmiska expansionen av buksegmenten, andra flyttar dem teleskopiskt ovanpå varandra. Hos de flesta insekter öppnar sig vissa spirakler vid inandning, andra stängs och vice versa vid utandning. Mellan inandning och utandning är alla spirakler stängda. Antalet andningsrörelser per minut varierar beroende på omgivningstemperaturen, insektens och dess arters fysiologiska tillstånd - från 5-6 till 150 eller mer. Att stänga stigma mellan andetag hjälper till att minska vattenavdunstning. På grund av utvecklingen av trakealsystemet berövas cirkulationssystemet för luftrörsandning funktionen av gasutbyte. Den direkta transporten av gaser genom luftstrupen till vävnader och celler är energimässigt mycket billigare än ryggradsdjurens andningsorgan i flera steg (andningsorgan - blod - intercellulär vätska - vävnader). Denna struktur i andningssystemet är dock endast effektiv för små kroppsstorlekar, eftersom musklerna med en ökning av massan inte kan pumpa in tillräckligt med luft i cellerna. Det är tack vare den direkta leveransen av syre till cellerna som asynkrona vingmuskler kan fungera. I musklerna hos ryggradsdjur leder bristen på syre under ansträngande arbete till deras trötthet. Hos spindlar tvättas ändarna av luftstrupen av hemolymfa, så cirkulationssystemet tar över funktionen av gasutbyte. Antalet andningsrörelser varierar i olika insekter och i olika tillstånd: tambiet gör 120 andningsrörelser per minut under arbetet, 40 i vila; med en ökning av lufttemperaturen ökar deras antal i acridoider från 6 till 26 eller mer [1] .
Beroende på förekomsten av spirakler är trakealsystemen uppdelade i öppna och slutna. Ett öppet system är karakteristiskt för landlevande leddjur som andas atmosfäriskt syre. Vattenlevande insektslarver har ett slutet system, där luftstruparna är stängda från utsidan, och spiraklerna förbinder det inre luftrörssystemet med luftstrupar förgrenade i tunnväggig film eller grenade utväxter - trakealgälar. Dessa luftstrupar är också fyllda med luft och gasutbyte sker med vatten genom gälytan.
Hos insekter finns två par stigmas på mesothorax respektive metathorax. De första åtta segmenten av buken har också ett par stigmata, men deras antal kan minska. Insektsstämpel har en ganska komplex stängningsapparat, som betjänas av en eller två muskler och har ett speciellt luftfiltreringssystem byggt av många grenade borst. Hos välflygande insekter bildas expansioner på de längsgående trakealstammarna - luftsäckar. De har inte tenidier och kan ändra volym. Luftsäckar är involverade i ventilationen av vingmusklerna under flygning och utför en aerostatisk funktion, vilket bidrar till en minskning av den specifika kroppsmassan. Hos många endoparasitiska larver är luftrörssystemet delvis eller helt reducerat och andningen sker genom höljena. Vissa parasitära insekter kopplar sitt luftstrupesystem till värddjurets luftstrupe, andra bryter igenom dess skydd och exponerar spiraklarna.
Beroende på antalet spirakler kan insekternas trakealsystem vara en av följande typer:
Trakealsystemet är välutvecklat hos labiopods tusenfotingar. Ett par spirakler finns på varje kroppssegment. Luftstrupens grenar från olika segment är sammankopplade och bildar ett gemensamt nätverk i kroppen. Hos tvåbenta tusenfotingar börjar luftrörssystemet med spirakler, som är belägna vid basen av benen på varje segment (förutom några främre). Stämpeln är två par per segment, liksom benen. Varje stigma leder till en säckliknande förlängning, från vilken mer eller mindre grenade luftstrupar sträcker sig och tillför syre till organen i motsvarande segment. Till skillnad från labiopoder och insekter bildas inte ett enda trakealsystem hos diplopoder. Symphyla har bara ett par spirakler placerade bakom antennerna på huvudet. Luftrören som sträcker sig från stigma är svagt grenade, deras grenar sträcker sig endast in i huvudet och tre främre segment.
Hos spindeldjur varierar formen, antalet och placeringen av stigmas, tjockleken på trakealstammarna och graden av deras förgrening mycket mellan grupperna. Trakealsystemet utvecklas bäst hos salmops. Deras huvudsakliga trakealstammar öppnar sig med flera par spirakler på cephalothorax och buken och en udda spirakel på buksegment IV. Luftstruparna, som rör sig bort från spiraklarna, förenas till kraftfulla längsgående stammar, som är förbundna med broar och divergerar i många grenar till organen. I väggarna i luftstrupen på salpug finns spiralförtjockningar av nagelbandet, liknande insektstenidia.
De flesta spindlar, tillsammans med lungor, har också luftstrupar, även om fyrlunga luftstrupar inte har, och vissa tropiska arter andas endast med luftstrupar. Oftast har de bara en bukspirakel, från vilken två par blindt slutna, ogrenade tubuli sträcker sig, fodrade med en tunn nagelband utan spiralförtjockningar. Luftrören tvättas av hemolymfa, så att gasutbyte utförs med deltagande av cirkulationssystemet.
Hos skördare representeras andningsorganen av välgrenade luftstrupar som penetrerar hela kroppen. De öppnar sig med spirakler på det första och andra buksegmentet.