Atmung der Insekten - Das Tracheensystem

Der Gastransport bei den Insekten erfolgt über das Tracheensystem. Dabei handelt es sich um Röhren, die sich, an der Körperoberfläche mit den Atemöffnungen (Stigmen) beginnend, im Körper immer stärker verzweigen. Die immer feiner werdenden Äste (Tracheolen) enden schließlich in Tracheenendzellen. Dieses »Röhrensystem« reicht in alle Bezirke des Körpers und ist besonders stark an Orten hohen Sauerstoffverbrauchs verzweigt.

Wie funktioniert dieses Atmungssystem ?

Prinzipiell erfolgt der Gastransport durch Diffusion. Trotzdem finden sich bei den meisten Insekten, besonders wenn sie einen erhöhten Sauerstoffbedarf haben, Atembewegungen. Diese sorgen für eine Erneuerung der Luft in den größeren Ästen. Die Atembewegungen bestehen meist in einer dorsoventralen Abflachung (z.B.: Ensifera, Caelifera und Coleoptera) oder einer teleskopartigen Verkürzung (z.B. Dipteren, Hymenopteren) des Abdomens. Durch diese Bewegungen wird ein Blutdruckanstieg im Körper verursacht, der die Tracheenstämme zusammendrückt (Exspiration). Die Inspiration erfolgt darauf passiv, infolge der Elastizität der Körperwand. Der Gastransport in den feineren Ästen erfolgt jedoch in jedem Fall durch Diffusion.

Wie funktioniert dieses Atmungssystem ?

Die Tracheenstämme sind ektodermaler Herkunft. Innen sind sie mit einer cuticularen Intima ausgekleidet, die spiralige Verdickungen aufweist. Dadurch wird ein Kollabieren der Äste verhindert.

Die Atemöffnungen (Stigmen) sind verschließbar. Dadurch kann der Gastransport reguliert werden.

Das Tracheensystem ist, in gewissen Grenzen, ausgesprochen leistungsfähig: So können derselben Menge an Körperzellen, bis zu hundertmal mehr Sauerstoff pro Zeiteinheit zugefügt werden, als dies die Blutgefäße beim Menschen leisten können.

Das ursprüngliche Tracheensystem

Beim ursprünglichen Tracheensystem bildet jedes Segment sein eigenes autonomes Tracheensystem aus. Segmentale Tracheensysteme kommen allerdings heutzutage nur noch bei den Urinsekten vor. Bei allen anderen Insektengruppen bilden sich mehr oder weniger stark Verbindungen zwischen diesen Systemen aus, so daß ein gemeinsames Gesamtsystem entsteht.

Anpassung der Atmung an spezielle Umweltbedingungen

Das 'klassischen Tracheensystem' ist bei einer Reihe von Insektenarten in Anpassung an das Leben im Wasser modifiziert worden:

Physikalische Kiemen

Atmung über ein Plastron

Hauttracheenatmung

Tracheenkiemen