Комахи з відкритою трахейной системою, дихають атмосферним повітрям, отримують кисень через дихальця, які проводять повітря в трахеї, а звідти - в клітини. Всередину клітин молекули О2 проникають шляхом дифузії з найбільш тонких трахей - трахеол. [5]
У найпростіших випадках
надходження повітря в дихальця відбувається весь час, як і позбавлення від вуглекислого газу. В такому постійному режимі дихання здійснюється у примітивних комах і малоактивних видів, що мешкають в умовах високої вологості. [5]
У посушливих біотопах
У видів, що перейшли до перебування в посушливих біотопах, механізм дихання трохи ускладнений. У активних комах з підвищеною потребою в кисні з'являються дихальні рухи, які нагнітають повітря в трахейну систему і виганяють його звідти. Ці руху полягають в напрузі і розслабленні м'язів черевця, що забезпечують зміни його обсягу, що призводить до вентилювання трахей і повітряних мішків.
Під час дихальних рухів стерніти і тергіти черевця віддаляються один від одного і зближуються, а у перетинчастокрилих вони також роблять телескопічні руху, тобто, кільця черевця втягуються один в одного під час «видихів» і розправляються при «вдихах». При цьому, активним дихальним рухом, яке викликається скороченням м'язів, є саме «видих», а не «вдих», на відміну від людини і тварин, у яких все навпаки. [4]
Ритм дихальних рухів може бути різним і залежить від безлічі факторів, наприклад, від температури: у кобили Melanoplus при 27 градусах здійснюється 25,6 дихальних рухів в хвилину, а при 9 градусах їх всього 9. Перед польотом багато посилюють свій подих, а під час нього вдихи і видихи часто припиняються. [4] У медоносної бджоли в стані спокою спостерігається 40 дихальних рухів, а при роботі - 120. [1]
Деякі дослідники пишуть, що, незважаючи на наявність дихальних рухів, у комах відсутні типові вдихи і видихи. З цим можна погодитися, з огляду на особливості ряду таксонів. Так, у сарани повітря входить в тіло через передні пари дихальців і виходить через задні, що створює відмінності від «звичайного» дихання. До речі, у цього ж комахи при підвищеному вмісті вуглекислоти повітря в трахейной системі може почати переміщатися в зворотному напрямку: втягуватися через черевні дихальця і виходити через грудні. [4]
Незалежно від способу попадання кисню в трахеї, біохімічно дихання в будь-якому випадку є окислювальний процес споживання кисню. Після проникнення в організм кисень окисляє за допомогою ферментів-оксидаз молекули білків, жирів і вуглеводів, спожитих комахою з їжею. Це супроводжується виділенням енергії і утворенням метаболітів: вуглекислого газу, води, аміаку. Виділена енергія витрачається організмом на його потреби. При диханні у комах співвідношення між обсягами поглиненого О2 і виділеного вуглекислого газу не постійно. [1]
Після потрапляння в організм кисень не тільки йде до тканин, а й частково розчиняється в гемолімфі. Якщо в ній є гемоглобін (дихальний пігмент), то О2 зв'язується з ним і може транспортуватися до клітин (приклад - личинки комарів роду Tendipes) (фото). Однак механізм тканинного дихання з перенесенням кисню через кров грає у комах вторинну роль і може спостерігатися лише в умовах нестачі кисню в навколишньому середовищі. [3]
Вуглекислий газ виділяється назовні не тільки за допомогою дихальців, а й також розчиняючись в гемолімфі або диффундируя через шкіру. [3]
Дихальна система комах характеризується тим, що постачання тканин і клітин тіла повітрям відбувається безпосередньо. Вона складається з великого числа сильно розгалужених трубок - трахей, що пронизують тіло. Трахеї відкриваються назовні особливими отворами - дихальцями, а найдрібніші розгалуження трахей утворюють трахейні капіляри - трахеоли. У ряду комах окремі великі трахейні стовбури утворюють сильні розширення - повітряні мішки. В цілому дихальну систему комах називають трахейной.
Починаючись на поверхні тіла дихальцями, трахеї багаторазово розгалужуються всередині тіла, обплітають тканини і органи, входять навіть всередину окремих клітин. Зсередини вони викладені хітинової інтиму. яка утворює на своїй внутрішній поверхні ниткоподібні потовщення - тенідіі. у вигляді спіралі обплітають стінку трахей і перешкоджають сплющиванию при русі і вигинах тіла. Дихальця, або стигми. розташовуються по боках сегментів і є метамерними утвореннями. Кожен сегмент має по парі дихальців (по одному з кожного боку). У ряду вищих комах, особливо у личинок і лялечок, число дихальців скорочується. Трахеоли представляють собою найтонші закінчення трахей діаметром 0,2-0,3 мм. Повітряні мішки - це розширення деяких стовбурів, що відрізняються від нормальних трахей відсутністю спіральних потовщень.
При диханні повітря через дихальця проникає в великі трахейні стовбури і далі по розгалуженням трахей досягає трахеол, через які відбувається передача кисню клітинам і тканинам. Надходження повітря в трахеї відбувається двояко: або пасивно, шляхом дифузії, що властиво багатьом м'якотілим личинкам, або активно, за допомогою дихальних рухів. Ритм дихальних рухів залежить від виду комахи, його стану і зовнішніх умов. Так, медоносна бджола в спокої робить 40 дихальних рухів в хвилину, а при роботі - до 120; у саранових з підвищенням температури середовища відзначено підвищення їх числа з 6 до 26 і більше. Особливі форми дихання зустрічаються у небагатьох комах: дрібних формах з числа первічнобеськрилиє. Личинки деяких внутрішніх паразитів (наїзників і мух) позбавлені трахей і дихають через шкіру.
Крім шкірного дихання у личинок паразитів зустрічаються інші форми дихання. Так, деякі види включають свою трахейну систему в трахеї господаря і виставляють свої дихальця назовні. Водні комахи мають ще більш різноманітні форми дихання: одні дихають атмосферним повітрям, інші за допомогою трахейних зябер використовують розчинений у воді кисень. Жук-плавунец періодично виставляє задній кінець черевця з води і набирає запас повітря під надкрила. Для личинок бабок, поденок, ручейников характерно зябровий подих. Такі зябра пронизані трахеями і називаються трахейними, газообмін відбувається через їх стінки. За своєю будовою вони різноманітні, часто мають вигляд зовнішніх гіллястих або пластинчастих утворень, що знаходяться на місці дихальців. У личинок деяких комарів і мух на кінці черевця є дихальна трубка, яку вони виставляють на поверхню води.