Тараканы контролируют дыхание для экономии воды

Многие насекомые, как известно, задерживают дыхание в состоянии покоя, но причины этого долгое время оставались неясными. Новое исследование на тараканах показывает, что насекомые сокращают дыхание для сохранения влаги.

Тараканы могут задерживать дыхание до семи минут. Их дыхательная система высокоэффективна, но у них нет лёгких. Вместо этого насекомые втягивают воздух через внешние клапаны — дыхальца (spiracles), и воздух по трубкам — трахеям — поступает напрямую к клеткам. Чтобы остановить дыхание, они просто закрывают дыхальца.

Новое исследование, опубликованное в Journal of Experimental Biology, проверило основные гипотезы, объясняющие долгую задержку дыхания. Одна гипотеза предполагает, что насекомые накапливают углекислый газ, образующийся при дыхании, чтобы его было легче вывести из организма. Другая идея — они перестают дышать для защиты от высоких концентраций кислорода (которые могут быть токсичны). Третья гипотеза гласит, что эта практика направлена на регулирование потери воды.

Один из учёных, доктор Крейг Уайт, физиолог животных из Университета Квинсленда, пояснил, что трахеи не только доставляют воздух к клеткам, но и выводят из них воду. Гипотеза состоит в том, что в состоянии покоя, когда потребность в кислороде ниже, они закрывают дыхальца для сохранения воды.

Австралийская команда учёных проверила гипотезы, наблюдая за дыханием тараканов в течение четырёх недель в различных условиях влажности, а также уровня кислорода и углекислого газа. Часть тараканов провела четыре недели при высокой влажности, другие — при низкой, третьи — при постоянной влажности, но с низким или высоким уровнем кислорода.

Исследование показало, что при низкой влажности тараканы задерживали дыхание дольше. Это подтверждает, что насекомые адаптируются к сухим условиям, меняя своё поведение. Такая способность адаптироваться может быть одной из причин, почему тараканы — такая успешная группа и почему они существуют так долго.

Источник: Cockroaches breathe discontinuously to reduce respiratory water loss, Journal of Experimental Biology 212, 2773-2780 (2009); doi: 10.1242/jeb.031310