Respiratory system of insects
જંતુની શ્વસન પ્રણાલી એ એવી પ્રણાલી છે જેની સાથે તે તેના આંતરિક ભાગમાં શ્વસન વાયુઓનો પરિચય કરાવે છે અને વાયુ વિનિમય કરે છે. સર્પાકાર તરીકે ઓળખાતા બાહ્ય છિદ્રોની શ્રેણી દ્વારા હવા જંતુઓની શ્વસન પ્રણાલીમાં પ્રવેશ કરે છે. આ બાહ્ય મુખ, જે કેટલાક જંતુઓમાં સ્નાયુબદ્ધ વાલ્વ તરીકે કામ કરે છે, તે આંતરિક શ્વસન પ્રણાલી તરફ દોરી જાય છે, જે શ્વાસનળી તરીકે ઓળખાતી નળીઓની ગીચ નેટવર્કવાળી શ્રેણી છે. ત્રાંસા અને સમાંતર શ્વાસનળીનું આ નેટવર્ક સમગ્ર પ્રણાલીમાં દબાણને સરખું કરે છે. તે શરીરના તમામ કોષોમાં પૂરતો ઓક્સિજન (O2) પહોંચાડવા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) ને દૂર કરવા માટે જવાબદાર છે જે સેલ્યુલર શ્વસનના કચરાના ઉત્પાદન તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે. જંતુઓ (અને અન્ય ઘણા આર્થ્રોપોડ્સ) ની શ્વસન પ્રણાલી રુધિરાભિસરણ પ્રણાલીથી અલગ છે. સર્પાકાર જંતુઓની રચનામાં તેમના એક્સોસ્કેલેટન પર સર્પાકાર હોય છે જેથી હવા શ્વાસનળીમાં પ્રવેશી શકે. જંતુઓમાં, શ્વાસનળીની નળીઓ મુખ્યત્વે જંતુઓના પેશીઓમાં સીધા ઓક્સિજન પહોંચાડે છે. પાણીના નુકશાનને ઘટાડવા માટે સર્પાકારને કાર્યક્ષમ રીતે ખોલી અને બંધ કરી શકાય છે. આ સર્પાકારની આસપાસના સ્નાયુઓને નજીકથી સંકોચાઈને કરવામાં આવે છે. ખોલવા માટે, સ્નાયુને આરામ મળે છે. નજીકના સ્નાયુને કેન્દ્રીય ચેતાતંત્ર દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે પરંતુ તે સ્થાનિક રાસાયણિક ઉત્તેજના પર પણ પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. કેટલાક જળચર જંતુઓ શ્વાસનળીમાં પાણીને પ્રવેશતા અટકાવવા માટે સમાન અથવા વૈકલ્પિક બંધ કરવાની પદ્ધતિઓ ધરાવે છે. સર્પાકારને કેટલીકવાર વાળથી ઘેરાયેલા પણ હોઈ શકે છે જેથી મુખની આસપાસ હવાની જથ્થાબંધ હિલચાલને ઘટાડી શકાય અને આમ પાણીનું નુકસાન ઘટાડી શકાય. સર્પાકાર મોટા ભાગના જંતુઓના છાતી અને પેટની બાજુમાં સ્થિત હોય છે-સામાન્ય રીતે શરીરના ભાગ દીઠ સર્પાકારની એક જોડી. હવાના પ્રવાહને નાના સ્નાયુઓ દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે જે દરેક સર્પાકારની અંદર એક અથવા બે ફ્લેપ જેવા વાલ્વ ચલાવે છે-સર્પાકારને બંધ કરવા માટે સંકોચાય છે, અથવા તેને ખોલવા માટે આરામ કરે છે. શ્વાસનળીની રચના સર્પાકારમાંથી પસાર થયા પછી, હવા સમાંતર શ્વાસનળીના થડમાં પ્રવેશ કરે છે, આખરે શ્વાસનળીની નળીઓના જટિલ, શાખાઓના નેટવર્કમાં ફેલાય છે જે નાના અને નાના વ્યાસમાં વિભાજિત થાય છે અને શરીરના દરેક ભાગ સુધી પહોંચે છે. દરેક શ્વાસનળીની શાખાના અંતે, એક વિશેષ કોષ વાતાવરણીય હવા અને જીવંત કોષ વચ્ચે વાયુઓના વિનિમય માટે પાતળા, ભેજવાળું ઇન્ટરફેસ પ્રદાન કરે છે. શ્વાસનળીની નળીમાં ઓક્સિજન પહેલા શ્વાસનળીના પ્રવાહીમાં ઓગળી જાય છે અને પછી કોષ પટલમાં નજીકના કોષના કોષરસમાં ફેલાય છે. તે જ સમયે, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, સેલ્યુલર શ્વસનના કચરાના ઉત્પાદન તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે, કોષમાંથી બહાર નીકળે છે અને છેવટે, શ્વાસનળી પ્રણાલી દ્વારા શરીરમાંથી બહાર નીકળે છે. દરેક શ્વાસનળીની નળી ગર્ભ વિકાસ દરમિયાન એક્ટોડર્મના આક્રમણ તરીકે વિકસે છે. દબાણ હેઠળ તેના પતનને રોકવા માટે, ક્યુટિકલ (ટેનિડિયા) નો પાતળો, મજબૂત "વાયર" પટલની દિવાલમાંથી સર્પાકાર રીતે પસાર થાય છે. આ ડિઝાઇન (ઓટોમોબાઇલ પરની હીટર નળી અથવા કપડાના સુકાં પરની એક્ઝોસ્ટ નળી જેવી જ રચના) શ્વાસનળીની નળીઓને વળાંક અને ખેંચવાની ક્ષમતા આપે છે, જે હવાના પ્રવાહને પ્રતિબંધિત કરી શકે તેવા કિન્ક્સ વિકસાવ્યા વગર હોય છે. શ્વાસનળી પ્રણાલીના અમુક ભાગોમાં ટેનિડિયાની ગેરહાજરી સંકુચિત હવાની કોથળીઓ, બલૂન જેવી રચનાઓની રચનાને મંજૂરી આપે છે જે હવાના ભંડારને સંગ્રહિત કરી શકે છે. શુષ્ક પાર્થિવ વાતાવરણમાં, આ કામચલાઉ હવા પુરવઠો એક જંતુને ઉચ્ચ બાષ્પીભવન તણાવના સમયગાળા દરમિયાન તેના સર્પાકારને બંધ કરીને પાણીનું સંરક્ષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે. જળચર જંતુઓ પાણીની નીચે સંગ્રહિત હવાનો વપરાશ કરે છે અથવા તેનો ઉપયોગ ઉછાળાને નિયંત્રિત કરવા માટે કરે છે. મોલ્ટ દરમિયાન, હવા કોથળીઓ ભરે છે અને મોટી થાય છે કારણ કે જંતુ જૂના એક્સોસ્કેલેટનમાંથી મુક્ત થાય છે અને એક નવું વિસ્તરે છે. મોલ્ટ્સ વચ્ચે, હવાના કોથળીઓ નવી વૃદ્ધિ માટે જગ્યા પૂરી પાડે છે-કદમાં સંકોચાય છે કારણ કે તેઓ આંતરિક અવયવોના વિસ્તરણ દ્વારા સંકુચિત થાય છે. નાના જંતુઓ શ્વાસનળી પ્રણાલીમાં વાયુઓની હિલચાલ માટે લગભગ સંપૂર્ણપણે નિષ્ક્રિય પ્રસરણ અને શારીરિક પ્રવૃત્તિ પર આધાર રાખે છે. જો કે, મોટા જંતુઓને શ્વાસનળી પ્રણાલીના સક્રિય વેન્ટિલેશનની જરૂર પડી શકે છે (ખાસ કરીને જ્યારે સક્રિય હોય અથવા ગરમીના તણાવ હેઠળ હોય). તેઓ શરીરના કદને વૈકલ્પિક રીતે વિસ્તૃત કરવા અને સંકોચન કરવા માટે પેટના સ્નાયુઓનો ઉપયોગ કરતી વખતે કેટલાક સર્પાકાર ખોલીને અને અન્યને બંધ કરીને આ પરિપૂર્ણ કરે છે. જો કે આ ધબકતી હિલચાલ શરીરના એક છેડાથી બીજા છેડા સુધી સમાંતર શ્વાસનળીના થડ દ્વારા હવાને ફ્લશ કરે છે, તેમ છતાં નાના શ્વાસનળીની નળીઓના નેટવર્ક દ્વારા વ્યક્તિગત કોષોમાં ઓક્સિજનનું વિતરણ કરવા માટે પ્રસરણ હજુ પણ મહત્વપૂર્ણ છે. હકીકતમાં, વાયુ પ્રસરણના દરને મુખ્ય મર્યાદિત પરિબળો (એક્સોસ્કેલેટનના વજન સાથે) તરીકે ગણવામાં આવે છે જે જંતુઓના કદને મર્યાદિત કરે છે. જો કે, પૃથ્વીના પ્રાચીન ઇતિહાસમાં કાર્બોનિફેરસ જેવા સમયગાળામાં ઓક્સિજનનું સ્તર (35 ટકા સુધી) ઘણું ઊંચું હતું, જેના કારણે મેગનેયુરા જેવા મોટા જંતુઓ અને એરાક્નિડ્સનો વિકાસ થયો હતો. સૈદ્ધાંતિક નમૂનાઓ એક સમયે એવું માનવામાં આવતું હતું કે જંતુઓ શ્વાસનળી પ્રણાલીમાં વાયુઓના સરળ પ્રસાર દ્વારા સતત પર્યાવરણ સાથે વાયુઓનું વિનિમય કરે છે. તાજેતરમાં, જંતુના વેન્ટિલેટરી પેટર્નમાં મોટી વિવિધતા દસ્તાવેજીકૃત કરવામાં આવી છે, જે સૂચવે છે કે જંતુના શ્વસન અત્યંત પરિવર્તનશીલ છે. કેટલાક નાના જંતુઓ સતત શ્વાસોચ્છવાસનું પ્રદર્શન કરે છે અને તેમાં સર્પાકારના સ્નાયુ નિયંત્રણનો અભાવ હોઈ શકે છે. જો કે, અન્ય, ચક્રીય વાયુ વિનિમય પેટર્ન પેદા કરવા અને વાતાવરણમાં પાણીના નુકશાનને ઘટાડવા માટે સંકલિત સર્પાકાર સંકોચન અને છૂટછાટ સાથે પેટના સ્નાયુબદ્ધ સંકોચનનો ઉપયોગ કરે છે. આ પેટર્નના સૌથી આત્યંતિક સ્વરૂપને વિસંગત ગેસ વિનિમય ચક્ર (DGC) કહેવામાં આવે છે. તાજેતરના મોડેલિંગમાં ચક્રીય વાયુ વિનિમયમાં હવાઈ પરિવહનની પદ્ધતિને ગણતરીત્મક અને વિશ્લેષણાત્મક રીતે વર્ણવવામાં આવી છે. સંદર્ભ જંતુ શરીરરચના અપૃષ્ઠવંશી શ્વસનતંત્ર વિડિયો ક્લિપ્સ ધરાવતા લેખો