Тест по биологии: Трахейное дыхание в воздушной среде (8 класс)

Пояснение:

Трахейное дыхание является уникальной адаптацией к наземно-воздушной среде, характерной в первую очередь для класса Насекомые. Оно также встречается у некоторых других групп членистоногих, таких как многоножки и часть паукообразных. Система трахей представляет собой густую сеть ветвящихся трубочек, которые пронизывают всё тело и доставляют кислород из атмосферы непосредственно к тканям и клеткам, минуя кровеносную систему. Рыбы дышат жабрами, а земноводные и млекопитающие — лёгкими.

Пояснение:

Дыхальца, или стигмы, — это небольшие парные отверстия, расположенные по бокам грудных и брюшных сегментов тела насекомого. Именно через них атмосферный воздух попадает в главные трахейные стволы. Дыхальца снабжены специальным замыкающим аппаратом с клапанами и волосками, который позволяет насекомому регулировать их открытие и закрытие. Это имеет важное значение для предотвращения излишней потери воды (испарения) и для защиты трахейной системы от попадания пыли и паразитов. Ноздри — это орган позвоночных, жабры — водных животных, а альвеолы — часть лёгких.

Пояснение:

Ключевой особенностью трахейного дыхания является то, что кислород доставляется от внешней среды к клеткам напрямую по системе воздухоносных трубок. В связи с этим кровеносная система насекомых (гемолимфа) практически полностью освобождена от функции транспорта газов. В ней отсутствуют дыхательные пигменты (типа гемоглобина), и она не переносит значимых количеств кислорода. Её основные функции — это транспорт питательных веществ от кишечника к тканям, продуктов обмена от тканей к органам выделения, а также защитная и гормональная.

Пояснение:

Трахеи — это система тонких, сильно ветвящихся хитиновых трубочек, которые проникают во все части тела насекомого, оплетая внутренние органы и доходя до отдельных клеток. Эта система начинается от наружных отверстий (дыхалец) и многократно делится на всё более мелкие веточки. Самые тончайшие окончания — трахеолы — непосредственно контактируют с клетками тканей, обеспечивая газообмен. Таким образом, трахейная система — это не локализованный орган, как лёгкие, а распределённая по всему телу сеть воздуховодов.

Пояснение:

У крупных и активно летающих насекомых (саранча, пчёлы, стрекозы) пассивной диффузии воздуха по трахеям недостаточно для обеспечения высокого уровня метаболизма. Поэтому у них развивается механизм активной вентиляции. Он осуществляется за счёт ритмичных сокращений и расслаблений специальных мышц, которые приводят к изменению объёма брюшка. Эти насосные движения прокачивают воздух по трахейной системе, значительно ускоряя газообмен. Эффективность этого процесса также повышается за счёт наличия воздушных мешков.

Пояснение:

Стенки трахей выстланы тонким слоем хитина, который является продолжением наружных покровов. Чтобы эти тонкие трубочки не спадались и не перекрывали путь воздуху при движениях тела, их стенки укреплены специальными спиральными или кольцевыми утолщениями хитина — тенидиями. Эти утолщения придают трахеям упругость и прочность, выполняя роль своеобразного внутреннего каркаса. Благодаря этому просвет трахей всегда остаётся открытым, и воздух может свободно циркулировать по ним.

Пояснение:

У многих хорошо летающих насекомых, таких как пчёлы, саранча, крупные жуки, некоторые участки трахей сильно расширяются, образуя тонкостенные, лишённые спиральных утолщений воздушные мешки. Они выполняют несколько функций. Во-первых, они служат резервуарами воздуха и, работая как мехи при дыхательных движениях брюшка, значительно улучшают вентиляцию всей трахейной системы. Во-вторых, заполняясь воздухом, они уменьшают удельную массу тела, что является важной адаптацией к полёту. Лёгкие и альвеолы — это структуры позвоночных.

Пояснение:

Утверждение о том, что гемолимфа активно переносит кислород, является неверным и противоречит самой сути трахейного дыхания. Его уникальность как раз и состоит в том, что кислород доставляется к клеткам напрямую по системе воздушных трубок, минуя кровеносную систему. Именно поэтому гемолимфа насекомых, в отличие от крови позвоночных, не содержит гемоглобина или других дыхательных пигментов и не выполняет газотранспортной функции. Остальные утверждения верно описывают механизм трахейного дыхания.

Пояснение:

Прямая доставка кислорода по трахеям непосредственно к клеткам, минуя медленный этап его переноса кровью, является чрезвычайно эффективной. Это позволяет обеспечивать очень быструю и обильную подачу кислорода к самым энергозатратным органам, в первую очередь к мощным летательным мышцам. Благодаря этому насекомые способны поддерживать высочайший уровень обмена веществ, необходимый для активного полёта. Ни одна другая система дыхания не обеспечивает такой скорости газообмена. Однако эта же система ограничивает максимальный размер тела.

Пояснение:

Одной из главных проблем жизни на суше является постоянная угроза обезвоживания. Открытые дыхательные отверстия — это потенциальный путь для испарения воды из организма. Поэтому дыхальца у насекомых снабжены специальным замыкающим аппаратом, который позволяет им плотно закрываться. В периоды покоя или при низкой потребности в кислороде насекомое держит дыхальца закрытыми, что резко сокращает потерю ценной влаги. Это особенно важная адаптация для жизни в засушливых условиях.

Пояснение:

Трахеолы — это терминальные, самые тонкие веточки трахейной системы, имеющие диаметр менее 1 микрона. Они проникают между клетками тканей и даже могут вдавливаться в их цитоплазму. Их стенки очень тонкие и проницаемы для газов, а концы заполнены жидкостью. Именно на уровне трахеол и происходит конечный этап газообмена: кислород из воздуха растворяется в трахеолярной жидкости и диффундирует в клетку, а углекислый газ движется в обратном направлении. Бронхиолы и альвеолы — это части лёгких, а капилляры — кровеносные сосуды.

Пояснение:

Трахейная система основана на диффузии газов, а этот физический процесс эффективен только на очень коротких дистанциях. С увеличением размеров тела длина трахейных путей резко возрастает, и пассивная диффузия уже не может обеспечить адекватное снабжение кислородом глубоко расположенных тканей. Для этого трахейная система у гипотетического гигантского насекомого должна была бы занимать непропорционально большой объём тела. Именно это ограничение, наряду с другими факторами, считается одной из основных причин, почему на Земле никогда не было насекомых размером, например, с собаку.

Пояснение:

Газообмен, то есть переход кислорода и углекислого газа через биологическую мембрану, возможен только в том случае, если эти газы предварительно растворены в жидкости. Поэтому, несмотря на то что трахейное дыхание является воздушным, его конечный этап происходит во влажной среде. Самые тонкие окончания трахейной системы, трахеолы, заполнены специальной жидкостью. Кислород из воздуха сначала растворяется в этой жидкости и только потом диффундирует в клетку. Это универсальный принцип для всех типов органов дыхания.

Пояснение:

Трахейное дыхание не является исключительной особенностью насекомых. Оно также развилось, хотя и в разной степени, у других групп наземных членистоногих. В частности, у многих паукообразных, например, у пауков, наряду с лёгочными мешками (которые считаются их основным органом дыхания) имеется и система трахей. У некоторых групп, таких как сенокосцы или клещи, трахеи являются главным или единственным органом дыхания. Также трахеями дышат многоножки. У червей, моллюсков и лягушек трахей нет.

Пояснение:

Главным и верным утверждением является то, что трахейная система обеспечивает прямую доставку кислорода к клеткам. В этом заключается её уникальность и принципиальное отличие от лёгочного дыхания позвоночных. Вместо двухэтапного транспорта (сначала в лёгкие, потом кровью к тканям), кислород по системе трубочек подводится непосредственно к местам его потребления. Большинство насекомых дышит атмосферным воздухом, а не растворённым в воде (кроме некоторых водных личинок с трахейными жабрами). Углекислый газ также в основном удаляется через трахейную систему.