آیا حشرات غرق خواهد شد؟ – زومیت_سودو تکنولوژی

اگر تا به حال دیده باشید که حشره‌ای از مجرای آب یا روشویی بیرون می‌آید یا نزدیک جوی آب یا زیر باران راه می‌رود، یا اگر روی مورچه‌ای به نادرست آب ریخته باشید، امکان پذیر به این فکر کنید که آیا حشرات می‌توانند از این مصبیت‌های آبی جان سالم به‌در ببرند؟

خوشبختانه، یا متأسفانه برای برخی دیگر، تعداد بسیاری از حشرات حتی بعد از زمان‌ها غوطه‌ور شدن کامل در آب به‌راحتی زنده می‌همانند. در حالی که حشرات با هم متفاوت می باشند و برخی از آن‌ها بهتر از دیگران در برابر غوطه‌ور‌شدن مقاومت می‌کنند، مشاهده شده که گونه‌هایی همانند زنبور عسل، نفس خود را تا یک هفته حبس می‌کنند.

مطالعه‌ای در آوریل ۲۰۲۴ که بعد از غرق‌شدن تقریباً اتفاقی یک جمعیت ملکه زنبور گرده اغاز شد، نشان داد که ۸۱ درصد از نمونه‌‌ی زنبور‌های گرده‌ی شرقی (Bombus impatiens) بعد از هفت روز زیر آب بودن، جان سالم به‌در بردند.

در حالی که مطالعه از نظر اخلاقی مورد انتقاد قرار گرفت، آنچه در آزمایش بازدید شد، به‌طور طبیعی برای این حشرات اتفاق می‌افتد، به همین علت است که زنبورها به خوبی در برابر آن مقاومت کرده‌اند. گونه‌های زنبور‌های گرده طبق معمولً در زمین در سوراخ‌های خاکی لانه می‌سازند که به‌شدت در معرض سیل می باشند.

مقاله‌ای در سال ۲۰۰۶ با مشاهده‌ی رفتارهای مهاجرتی حشرات در دشت‌های سیلابی رودخانه‌های اروپا نشان داد که ۷۰ درصد گونه‌های زنجرک در دشت سیلابی، زمستان‌گذرانی می‌کنند و در برابر غوطه‌ور‌شدن از خود مقاومت نشان خواهند داد. بااین‌حال، اکثر عنکبوت‌ها و سوسک‌های زمینی در منطقه، همانند اشکال لارو تعداد بسیاری از گونه‌ها، مهاجرت و دورشدن از دشت‌های سیلابی را انتخاب کردند که نشان‌دهنده‌ی توانمندیهای غوطه‌وری کمتر آن‌ها است. یقیناً باید در نظر داشت که عنکبوت حشره نیست؛ اما همانند حشرات از شاخه‌ی بندپایان است.

بعد چه چیزی علتمی‌بشود حشرات در مقاومت در برابر غوطه‌ور‌شدن و ماندن در حفره‌های کم‌اکسیژن توانایی داشته باشند؟ جواب آن به نحوه‌ی تنفس حشرات بستگی دارد.

پستانداران، پرندگان و خزندگان همه انها از طریق یک سیستم تنفسی و گردش خون ترکیبی تنفس می‌کنند؛ بدین طریق که اکسیژن به داخل ریه‌ها کشیده می‌بشود و به داخل خون می‌رود و سپس قلب و جریان خون، اکسیژن را به بافت‌ها و ماهیچه‌ها در سراسر بدن می‌رسانند.

از طرف دیگر حشرات هیچ ریه‌ای ندارند و در واقع، سیستم تنفسی و گردش خون آن‌ها کاملاً از هم جدا است. حشرات دستگاه تنفسی نایدیسی دارند و به جای استنشاق اکسیژن از طریق دهان یا سوراخ‌های بینی، از طریق منافذی به نام اسپیراکل که در اسکلت بیرونی در ناحیه‌ی سینه و شکم وجود دارد تنفس می‌کنند. سپس شبکه‌ای از نای در سراسر بدن حشره، اکسیژن و دی‌اکسید‌کربن را حمل و تبادل می‌کند.

در حشرات اکسیژن در نای مستقیما به بافت‌ می‌رسد. اسپیراکل در برخی عنکبوت‌ها نیز وجود دارد، اما زیاد تر عنکبوت‌ها‌ شش‌های کتاب‌همانند دارند. برخی عنکبوت‌ها نیز با تکامل همگرا سیستم نای و اسپیراکل همانند حشرات دارند و شش کتاب‌همانند خود را نگه داری‌ کرده‌اند، بعد از هر دو سیستم تنفسی برخوردار می باشند.

حشراتی که فعال‌ترند، برای مثال آن‌هایی که پرواز می‌کنند، همانند انسان نیاز به تنفس اکسیژن بیشتری نسبت به گونه‌هایی دارند که زندگیشان شامل تحرک کمتری است. این نوع حشرات این چنین همانند انسان‌ها دی‌اکسید‌کربن را به‌گفتن محصول زائد آزاد می‌کنند.

تفاوت‌های تنفسی حشرات و انسان علتمی‌بشود حشرات در منفعت گیری از اکسیژنی که دریافت می‌کنند، زیاد کارآمد باشد. حشرات به نسبت بدنشان می‌توانند اکسیژن زیاد بیشتری نسبت به انسان تنفس کنند و این چنین می‌توانند با باز کردن و بستن اسپیراکل‌های خود تبادل گازی ناپیوسته انجام بدهند.

تبادل گاز ناپیوسته چرخه‌ای از باز کردن، بسته شدن و فازهای تپشی (مرتب باز و بسته شدن) اسپیراکل‌ها است. در طی مرحله های بسته و تپشی، حشره به‌طور موثر اکسیژن حاضر در بدن خود را «بازیافت» می‌کند. این بدان معنی است که حشرات می‌توانند برای زمان طویل بدون نیاز به دریافت اکسیژن تازه دوام بیاورند.

تبادل گازی ناپیوسته، مکانیسم کلیدی پشت توانایی برخی حشرات برای زنده‌ماندن در محیط‌های کم‌اکسیژن و سالم بیرون‌آمدن بعد از کامل غوطه‌ور‌شدن در آب است.

با این که تبادل گازی ناپیوسته مزایای خود را دارد، این چنین فکر می‌بشود یکی از دلایلی باشد که چرا اندازه‌ی حشرات توسط مقدار اکسیژن حاضر در محیط محدود می‌بشود. هرچه حشره بزرگتر باشد، نای داخلی طویل‌تر است، به این علت حشرات بزرگ‌تر به محیط غنی‌تر از اکسیژن نیاز دارند تا بتوانند مقدار کافی از اکسیژن را جذب کنند تا آن را حتی تا انتهای کور نای برسانند.