Tracheen bei wirbellosen Tieren

Tracheen sind schmale verzweigte Kanäle im Körper eines wirbellosen Tieres, die für eine geregelte Sauerstoffzufuhr sorgen. Im Lateinischen bedeutet der Begriff so viel wie „hart“, „zackig“ oder „rau“. Charakteristisch ist dieses Atmungssystem bei Gliederfüßer, wie beispielsweise Tausendfüßer, Krebs- sowie Spinnentiere.

Wie sind Tracheen entstanden?

Dieses interessante Atmungssystem hat sich grundsätzlich durch Evolution weiterentwickelt und ist größtenteils aus dünnen Hautstellen entstanden. Auf diese Weise wurde der gesamte Luftaustausch über die Körperoberfläche ergänzt, beziehungsweise sogar verbessert.

Merkmale der Tracheen

Die Öffnungen an der Körperoberfläche eines wirbellosen Tieres werden auch als Stigmen oder Stigmata bezeichnet. Durch diese kleinen Atemlöcher gelangt Luft in die Tracheen. Oftmals können die wirbellosen Tiere diese Öffnungen auch schließen, um sie vor Dreck zu schützen.

Üblicherweise besitzen die meisten Tiere ungefähr zehn dieser Stigmen, dennoch können bei manchen Arten auch mehr oder weniger Öffnungen vorhanden sein.

Anatomie eines Tracheensystems

Tracheen sind Einstülpungen der Haut und bestehen aus dünnem Chitin, was wiederum auch das Material der Panzer von Käfern ist. Da dieses meist nur relativ gering ausgebildet ist, erleichtert es die Luftaufnahme in das Gewebe enorm.

Meist gibt es bei einem Tracheensystem einen Hauptast, von dem aus zahlreiche dünne Verzweigungen, auch Tracheolen genannt, hinfort führen. Dieses feine Geflecht ist direkt mit den Muskeln und Organen des Tieres verbunden und versorgt grundsätzlich eine jede Zelle des Körpers mit Sauerstoff.

Die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffaustausches ist wiederum der Grund für die geringe Größe der meisten tracheenatmenden Tiere. Dennoch haben diverse Untersuchungen gezeigt, dass selbst bei sehr kleinen Tieren der aktive Sauerstoffaustausch nicht einzig und allein nur auf diese Diffusionsvorgänge beruht.

Eine enorme Besonderheit spielt die sogenannte Autoventilation. In anderen Worten findet in diesem Fall ein Luftaustauch im Tracheenvolumen aufgrund von Bewegungen statt. Bei größeren Tieren kann wiederum eine Luftventilation vorkommen, welche durch Luftsäcke in Form eines Blasebalgs erreicht wird.

Wie funktioniert eine Tracheenatmung?

Sobald ein Tier einatmet, gelangt die Atemluft in die Stigmen. Diese vergrößern wiederum die Tracheen, welche unter anderem auch die Luft aufnehmen. Anschließend wird der Sauerstoff in die Zellen geleitet.

Während des Ausatmens gelangt das Kohlendioxid über die Tracheen wieder über den Körper nach draußen. Folgend verengen sich auch die einzelnen Verzweigungen wieder.

Unterschiede im Tierreich

Tracheentiere

Zu dieser Gruppe gehören Tausendfüßer, Sechsfüßer sowie diverse Insektenarten. Die Tracheen sind bei dieser Untergruppe in jedem Segment paarig angelegt. Einfacher ausgedrückt, sind diese Segmente sowie die Tracheen selbst durch unterschiedliche Längs- und Querkanäle miteinander verbunden. Bei Fluginsekten entsteht auf diese Weise beispielsweise ein vollkommen zusammenhängendes Netzwerk. Darüber hinaus ist es auch möglich, Luftsäcke in diesem System auszubilden.

Um Fremdkörper fernzuhalten oder den Apparat zu verschließen, besitzen die dazugehörigen Stigmen häufig Reusensysteme.

Gliederfüßer

Diese Tierform besitzt Tracheen meist für eine Luftatmung. Das Stigmenpaar am hinteren Ende wird daher meist für die Luftaufnahme an der Oberfläche des Wassers verwendet.

Auf der anderen Seite können Eintagsfliegen oder Libellen sogar spezielle Tracheenkiemen ausbilden, welche keine Stigmen vorweisen. Die Luft wird hierbei mithilfe von tracheendurchzogenen Kiemensystemen direkt über das Wasser aufgenommen.

Spinnentiere

Bei dieser Tierart finden sich Tracheen an Muskelansätzen, Einstülpungen oder durch die Buchlungen (Fächerlunge) in den Atemhöhlen. Allerdings gibt es Spinnenarten – hierzu zählt unter anderem auch die Webspinne – welche besonders stark ausgebildete Tracheensysteme besitzen.