La respiración de los insectos es independiente de su sistema circulatorio, por lo tanto, la sangre no juega un papel directo en el transporte del oxígeno.
Los insectos tienen un tipo de sistema respiratorio altamente especializado llamado sistema traqueal, que consiste en una red de pequeños tubos que llevan oxígeno a todo el cuerpo.
El sistema traqueal, es el sistema respiratorio más directo y eficiente en animales activos, tiene tubos hechos de un material polimérico denominado quitina.
Los insectos y algunos otros invertebrados intercambian oxígeno y dióxido de carbono entre sus tejidos y el aire por un sistema de tubos llenos de aire llamados tráqueas.
El sistema respiratorio básico de los insectos consiste en esa serie de tubos rígidos, que están conectados y que se abren hacia el exterior a través de pequeños agujeros o poros llamados espiráculos. Típicamente un par por segmento en los lados del tórax y el abdomen.
El aire ingresa al sistema a través de los espiráculos y las tráqueas se llenan con aire. En el caso del saltamontes, hay un espiráculo en cada lado del primer y tercer segmento del tórax.
Otros 8 pares de espiráculos están dispuestos en una línea a cada lado del abdomen. Los espiráculos están protegidos por válvulas controladas por músculos que permiten al saltamontes abrirlas y cerrarlas, pelos que filtran el polvo cuando el aire entra en los espiráculos.
Los espiráculos a menudo se pueden abrir y cerrar y llevar a tráqueas cortas que entran en un par de troncos traqueales longitudinales, que son los principales tubos traqueales.
De estas tráqueas laterales ramifican tráqueas más pequeñas que irrigan los tejidos con aire. Este suministro es especialmente rico en los tejidos más activos, como los músculos, los tejidos nerviosos y el intestino.
Las tráqueas también se extienden hacia las alas, corriendo dentro de las venas del ala.
Las ramificaciones de las tráqueas alcanzan un diámetro de 2 a 5 miles de milímetros y luego a menudo ingresan células traqueolonas estrelladas (células de transición) de las cuales emergen como ramas más finas llamadas traqueolas, con diámetros de menos de un micrómetro.
Estas traqueolas terminan dentro de los tejidos, casi siempre como tubos abiertos o ciegos de unos 200 millonésimas de milímetro de diámetro.
Cada célula en el cuerpo del insecto está adyacente, o muy cerca del final de una traqueola.
En algunos de los músculos de vuelo de Drosophila, los traqueoles incluso penetran en sus túbulos T trayendo oxígeno justo al lado de la mitocondria que impulsa el músculo.
Ventilación del sistema traqueal
Entre los insectos más pequeños o menos activos, el intercambio de gases a través del sistema traqueal es por simple difusión.
Sin embargo, el vapor de agua y el dióxido de carbono se difunden fuera del animal, y esto podría plantear un problema en ambientes secos.
La Drosophila evita el riesgo al controlar el tamaño de la apertura de sus espiráculos para que coincida con la necesidad de oxígeno de sus músculos de vuelo.
Cuando la demanda de oxígeno es menor, cierra parcialmente sus espiráculos conservando así el agua corporal.
Los insectos grandes y activos, como los saltamontes, ventilan a la fuerza sus tráqueas. Contraen a los músculos del abdomen comprimiendo los órganos internos y la fuerza expulsa el aire fuera de las tráqueas.
A medida que los músculos se relajan, el abdomen vuelve a su volumen normal y se aspira el aire.
Los sacos de aire grandes unidos a porciones de los tubos traqueales principales aumentan la efectividad de esta acción similar a un fuelle.
Intercambio de gases en insectos acuáticos
Incluso los insectos acuáticos usan un sistema traqueal para el intercambio de gases.
Algunos, como las larvas de los mosquitos, obtienen su aire metiendo un tubo de respiración conectado a su sistema traqueal a través de la superficie del agua.
Otros llevan consigo una burbuja de aire, de la cual obtienen el oxigeno que respiran. Otros tienen espiráculos montados en las puntas de las espinas. Con estos perforan las hojas de plantas submarinas y obtienen oxígeno de las burbujas formadas, por fotosíntesis dentro de las hojas.
Incluso en los insectos acuáticos que tienen branquias, después de que el oxígeno se difunde desde el agua hacia las branquias, luego también se difunde a través de un sistema traqueal lleno de gas para su transporte a través del cuerpo.
