- Tracheensystem
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Tracheen (Singular: Trachee oder Trachea) sind verzweigte Kanäle zur Versorgung der Gewebe eines Tieres mit Luft. Sie sind charakteristisch für die Gliederfüßer (Arthropoda). Im Laufe der Evolution sind sie wahrscheinlich mehrmals unabhängig aus dünnen Hautstellen entstanden und haben so den Luftaustausch über die Körperoberfläche ergänzt oder ersetzt. Die an der Körperoberfläche liegenden Öffnungen des Tracheensystems werden als Stigmen (auch Stigmata, Einzahl: Stigma) bezeichnet. Die Effizienz der Atmung über ein Tracheensystem ist durch die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs begrenzt, was ein Grund für die relativ geringe Größe tracheenatmender Tiere sein könnte.
Tracheen übernehmen nicht nur den Gasaustausch sondern beim Transport von Sauerstoff ins Gewebe und dem Abtransport von Kohlendioxid auch die Rolle, die bei Wirbeltieren die Körperflüssigkeiten übernehmen. Zudem sind am Tracheensystem häufig die Gewebe aufgehängt, so dass es deren Position im Körper bestimmt und fixiert und so die Rolle erfüllt, die in Wirbeltieren das Bindegewebe übernimmt.
Körperflüssigkeit mit Sauerstofftransportfunktion (Lymphflüssigkeit oder Blut mit Hämocyanin oder Hämoglobin) spielt bei der Gasversorgung über Tracheen meist nur eine geringe Rolle, kann aber bei zur Feinverteilung im Gewebe oder zur Sauerstoffspeicherung bei in sauerstoffarmen Gewässern lebenden Tieren dienen.
Vorkommen und Anatomie
Tracheen sind als Einstülpungen der Haut von einer Cuticula aus Chitin ausgekleidet, die, um die Luftaufnahme ins Gewebe zu erleichtern, meist nur sehr dünn ausgebildet ist und zur Stabilisierung häufig ring- oder spiralfederartige Verdickungen (Taenidien, Einzahl: Taenidium) aufweist. Vom Hauptast der Trachee können sekundäre und tertiäre Äste abzweigen. Die dünnsten Verzweigungen (Tracheolen) bilden ein feines Geflecht an den inneren Organen und Muskeln und versorgen fast jede Körperzelle. Sie sind meist von sternförmigen Tracheenendzellen umgeben.
Reguliert werden kann die Tracheenatmung über Druckveränderungen der Hämolymphe, die die Öffnungsweite der Tracheen beeinflussen. Zudem können die Enden der Tracheolen mehr oder weniger stark mit Flüssigkeit gefüllt werden. Bei größeren Tieren kann zusätzlich eine Luftventialtion innerhalb des Systems durch blasebalgartig funktionierende Luftsäcke erreicht werden.
Bei den Tracheentieren (Tracheata), zu denen die Tausendfüßer (Myriapoda) und die Sechsfüßer (Hexapoda) inklusive der Insekten gehören, sind die Tracheen ursprünglich paarig in jedem Segment angelegt. Häufig sind die Tracheen eines Segments untereinander sowie die Tracheen verschiedener Segmente allerdings miteinander durch Quer- und Längskanäle verbunden, so dass zum Beispiel bei den Fluginsekten (Pterygota) ein zusammenhängendes Netzwerk entsteht. Zusätzlich können innerhalb des Systems Luftsäcke ausgebildet sein. Die Stigmen tragen häufig komplizierte Reusensysteme, um ein Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern oder um das System verschließen zu können. Bei Tieren mit vollständig verbundenen Tracheensystemen sind die Stigmen häufig auf ein oder zwei Paare am Vorder und/oder Hinterende reduziert.
Bei Spinnentieren (Arachnida) entspringen die Tracheen an Einstülpungen oder Muskelansätzen oder in ein oder zwei Paaren in den Atemhöhlen der Buchlungen. Allerdings weisen viele Spinnentiere, insbesondere Webspinnen mit gut entwickelten Buchlungen, keine oder nur schwach ausgebildete Tracheen auf. Bei Stummelfüßern (Onychophora) entspringen die unverzweigten Tracheen an über die Körperoberfläche unregelmäßig verstreuten Stigmen. Hier findet der Luftaustausch zu großen Teilen über die Körperoberfläche statt.
Im Wasser lebende Gliederfüßer weisen entweder Tracheen zur Luftatmung auf, wobei häufig das Stigmenpaar am Hinterende zur Aufnahme von Atemluft an der Wasseroberfläche genutzt wird. Bei den im Wasser lebenden Larven von Insekten wie Libellen oder Eintagsfliegen bilden Tracheenkiemen aus, bei denen das Tracheensystem keine Stigmen aufweist und Luft über bewegliche Kiemensysteme, die von Tracheen durchzogen sind, direkt aus dem Wasser aufnimmt.
Siehe auch
Literatur
- Volker Storch, Ulrich Welsch: Kurzes Lehrbuch der Zoologie. 7 Auflage. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, Jena , New York 1994, ISBN 3-437-20507-2.
- Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biologie. 6 Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, berlin 2003, ISBN 3-8274-1352-4.
- G. Czihak, H. Langer, H. Ziegler (Hrsg.): Biologie. Springer, Berlin, Heidelberg, New York 1976, ISBN 0-540-05727-7.
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