Insectos, las máquinas casi perfectas de la naturaleza

El sistema respiratorio de los insectos está compuesto por tráqueas, que forman un entramado de estructuras tubulares, que se comunican con la superficie, gracias a unas minúsculas aperturas, denominados espiráculos.

Gracias a este tipo de estructuras los insectos, son considerados, las máquinas casi perfectas de la naturaleza, por poder extraer hasta el 60% del oxígeno (en algunas especies) atmosférico con un mínimo consumo de energía pero fundamentalmente minimizando hasta el límite la pérdida de agua (no más del 5%).

En cada segmento del animal encontramos espiráculos que se abren hacia un atrio con gran cantidad de estructuras pilosas. Todas estas estructuras, van a desembocar en una cámara de oclusión que permite la entrada y salida de aire y controlado mediante la actividad antagónica de dos músculos: Músculo de apertura y Músculo de cierre.

El sistema de tubos, es increíblemente complejo y se van ramificando por todo el abdomen en tubos más pequeños (traqueolas).

El aire entra en la tráquea debido a los movimientos del cuerpo del animal y los espiráculos, contienen quimiorreceptores que les informan de las presiones parciales del oxígeno. De esta forma los espiráculos no están siempre todos abiertos, ni siempre están los mismos abiertos, sino la pérdida de agua sería muy grande. A pesar de esto, el aire llega a todas los tejidos por la conexión de las tráqueas.

El mecanismo ventilatorio es simple según el tamaño y/o la actividad del animal.

Ventilación pasiva: 

Preponderante en insectos de pequeño tamaño y/o baja actividad metabólica (hormiga). El único mecanismo responsable del movimiento del aire, es la difusión. Se crea un gradiente de presiones de O2 que hacen que el O2 vaya del espiráculo al espiráculo por difusión.

Cuando se abre el espiráculo se equilibran las presiones al llegar al equilibrio se vuelve a cerrar.

Hay quimiorreceptores en el interior de la tráquea que informan de la presión parcial de CO2. Si aumenta mucho, el espiráculo se abre. El quimiorreceptor manda una señal al Sistema Nervioso y mediante los músculos el espiráculo se abre o se cierra. Es un sistema muy simple energéticamente y se minimiza la pérdida de agua por el mecanismo de apertura o cierre.

- Ventilación activa:

Si el animal, es de gran tamaño y/o tiene una alta actividad metabólica (generalmente los adaptados al vuelo).

El músculo de vuelo de las abejas es el más activo de todo el mundo animal, metabólicamente hablando, ya que necesitan un gran consumo de oxígeno. En estos animales la ventilación pasiva es insuficiente

Todo insecto con ventilación activa tiene por lo menos bomba abdominal. Los segmentos del abdomen de un insecto se mueven, se desplazan, se pueden alargar o acortar.

1.Abiertos los espiráculos anteriores y el resto cerrados.

2.El aire entra por los segmentos anteriores.

3.Al volver a acortarse los segmentos el aire sale por los espiráculos posteriores y se cierran los anteriores. Esto es por la acción de la bomba abdominal.

Los que tienen una gran actividad metabólica, tienen además la bomba torácica, que está acoplada a los músculos del vuelo. Cuando los músculos de las alas, comienzan a moverse, cuando se contraen, producen una reducción del volumen del segmento torácico, generando variaciones de presión, para que salga el aire. Cuando se relajan los músculos torácicos, hacen que el volumen aumente y la presión disminuya por lo que el aire entra.

Gracias a este tipo de mecanismos, tan simples de ahorro de energía, pero especialmente de ahorro de agua (elevada adaptación al medio terrestre), hacen que los insectos sean los artrópodos más abundantes con más de 958.000 especies descritas (de 1,8 millones de organismos vivos descritos).

Si la concentración de oxígeno de la atmósfera aumentara, habría insectos más grandes y posiblemente serían los reyes del mundo, pero no lo son, ya que están bastante expuestos a cambios ambientales en pequeñas variaciones de temperatura y uno de los efectos del cambio climático, está siendo la desaparición de algunas especies de insectos.