Il sistema respiratorio degli insetti

Il sistema respiratorio degli insetti è indipendente dal sistema circolatorio in quanto riesce da solo a sostenere gli scambi dei gas respiratori per tutti i tessuti.

Anatomia

Il sistema respiratorio è costituito da una rete più o meno fitta di tubuli che si apre all’esterno attraverso una serie di spiracoli (o stigmi); questi sono piccole aperture disposte di solito in coppia sui segmenti (2 paia nel torace e 8-9 nell’addome) e che possono essere aperte/chiuse attivamente per limitare la traspirazione o per evitare ad esempio l’annegamento.

Da ogni stigma si dipartono le trachee, di origine tegumentale (vanno quindi incontro a ecdisi), che a loro volta danno origine, ramificandosi, a delle tracheole di diametro inferiore (meno di 1μm). Le tracheole irrorano quindi i vari tessuti al livello degli spazi intercellulari e a volte possono addirittura prendere contatto con singole cellule. Le trachee possiedono degli ispessimenti anulati o elicoidali dell’intima cuticolare, i cosiddetti tenìdi, che impediscono il collasso delle trachee sul loro stesse; le tracheole, per evitare il collasso, contengono invece del liquido surfattante, il quale facilita anche gli scambi di gas.

Le tracheole sono inoltre in grado di irrorare in modo differenziato e dinamico i vari tessuti a seconda delle specifiche necessità metaboliche. Le trachee possono poi essere anastomizzate a seconda dei gruppi: negli esapodi non insetti e negli archeognati, in particolare, le trachee di segmenti diversi non si uniscono tendenzialmente mai a quelle degli altri segmenti, e formano quindi dei sistemi separati; negli altri gruppi, al contrario, le trachee di segmenti diversi formano una fitta rete tramite canali longitudinali e trasversali appunto anastomizzati tra di loro.

Nella maggior parte degli insetti sono poi presenti i cosiddetti sacchi aerei, ossia espansioni delle trachee e a volte delle tracheole in grado di dilatarsi e restringersi. Essi consentono ad esempio il mantenimento del volume dopo la muta (la cuticola risulta così più espansa), alleggeriscono il corpo durante il volo e a volte coadiuvano persino la respirazione.

Adattamenti del sistema respiratorio

In insetti di grandi dimensioni possono essere presenti dei pigmenti respiratori che facilitano la captazione dell’ossigeno, come l’emocianina (blu) o proteine simili all’emoglobina (rosso, nelle larve dei ditteri chironomidi).

Gli insetti acquatici possono essere dotati di strutture accessorie per estrarre l’ossigeno direttamente dall’acqua: le tracheobranchie sono ad esempio delle strutture lamellari o tubulari dell’addome all’interno delle quali decorrono delle trachee a fondo cieco (stigmi assenti), le branchie spiracolari sono invece estroflessioni cave della cuticola poste attorno agli spiracoli.

Altri insetti acquatici utilizzano invece delle strategie per sequestrare l’aria atmosferica e sfruttarla per estrarre ossigeno: le branchie fisiche sono ad esempio costituite da setole in grado di trattenere un velo d’aria sul quale poi si aprono numerose trachee, alcuni insetti sono invece in grado di trattenere vere e proprie bolle d’aria aderenti al corpo mediante varie strategie (e.g. alcuni coleotteri sfruttano le elitre). Alcuni insetti endoparassiti hanno addirittura sviluppato dei sifoni che vengono fatti sporgere all’esterno dell’ospite o comunque in una zona in cui è presente aria.

Testi di riferimento

  • Bellman, Heiko. Guida agli insetti d’Europa, 2019, Ricca Editore, Roma.
  • Brusca, Richard C., et al. Invertebrates – Third edition, 2016, Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Massachussetts.
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