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Atmung von aquatischen Insekten
Kiemenblättchen einer Eintagsfliegenlarve (Baetis sp.)
Kiemenblättchen einer Eintagsfliegenlarve (Baetis sp.)

Atmung von aquatischen Insekten

Auch die aquatischen Insekten sind wie die terrestrischen Insekten von einem Netz von Tracheen durchzogen. Dabei ist entweder ihr Tracheensystem mit Öffnungen nach außen versehen oder es ist nach außen völlig abgeschlossen. Aquatische Insekten nutzen entweder den Luftsauerstoff oder den in Wasser gelösten Sauerstoff.

Offenes Tracheensystem

Nutzung des Sauerstoffs der Luft

Hinterleibssegmente der köcherlosen Köcherfliegenlarve Rhyacophila mit büschelförmigen Tracheenkiemen
Hinterleibssegmente der köcherlosen Köcherfliegenlarve Rhyacophila mit büschelförmigen Tracheenkiemen

Manche Insekten öffnen ihr Tracheensystem nach außen, indem sie am Körperende ein Atemrohr ausbilden, über den sie den Sauerstoff aus Luft nutzen. Beispiel sind erwachsene Insekten wie die Wasserwanzen Wasserskorpion und Stabwanze. Aber auch manche Insektenlarven versorgen so ihre Tracheen mit Sauerstoff. Ein auffälliges Tier ist die Larve der Mistbiene Eristalis, auch "Rattenschwanzlarve" genannt. Der Name rührt von dem bis zu 10cm langen Atemrohr her, mit dem sie die Wasseroberfläche durchstoßen.

Andere wiederum nehmen einen kleinen Luftvorrat mit unter Wasser, aus dem sie den Sauerstoff entnehmen. So schließt die Larve der Kohlschnake Tipula beim Abtauchen eine Luftblase durch Zusammenklappen der Hinterleibsanhänge mit ein. Auch die Larven der Sumpfkäfer (Helodes sp.) nehmen eine kleine Luftblase an der Spitze des 8. Hinterleibssegments mit unter Wasser.

Stabwanze (Ranatra linearis) mit
Stabwanze (Ranatra linearis) mit Atemrohr am Hinterleibsende.

Bei den Schwimmkäfern (Dytisciden) müssen die großen Arten oft an die Wasseroberfläche auftauchen, um frische Luft zu schöpfen. Dabei tauchen sie so weit auf, dass das Hinterende des Körpers die Wasseroberfläche durchbricht. Die Luft dringt dabei zwischen die zusammengelegten Hautflügel, unter denen sich an den Hinterleibssegmenten die Atemöffnungen befinden.

Alle diese Arten sind auf ein Luftholen angewiesen und haben dann unter Wasser einen starken Auftrieb, der ihnen beim Tauchen hinderlich ist: wenn sie sich nicht irgendwo festhalten, schweben sie unweigerlich wieder zur Wasseroberfläche hoch.

Gelbrandkäfer, eine große Schwimmkäferart
Gelbrandkäfer, eine große Schwimmkäferart

Schließlich gibt es noch die bemerkenswerte Strategie der Larven der Schilfkäfer (Donacia), die mit zwei langen Dornen am letzten Hinterleibssegment die Luftgefäße von Wasserpflanzen anstechen und mit den dort gelegenen offenen Stigmen die Luft aus den Gefäßen aufnehmen.

Nutzung des in Wasser gelösten Sauerstoffs

Manche Insekten überziehen sich mit einer dünnen Luftschicht, die sie mit unter Wasser nehmen. In diese Luftschicht diffundiert der in Wasser gelöste Sauerstoff in dem Maße, wie die Insekten ihn aus dieser Luftschicht entnehmen. Ein Problem ist aber der Stickstoff: er diffundiert aus der Luftschicht ins Wasser. Dadurch wird die Luftblase kleiner und die Oberfläche kleiner. Irgendwann ist die Oberfläche zu klein, um eine ausreichende Diffusion des Sauerstoff zu gewährleisten, dann muss die Luft an der Wasseroberfläche erneuert werden. Solch eine Vorrichtung nennt man eine "Gaskieme".

Geschlossenes Tracheensystem

Kleine Schwimmkäferart (Länge 4mm)
Kleine Schwimmkäferart (Länge 4mm)

Bei vielen aquatischen Insektenlarven, deren Tracheensystem nach außen völlig abgeschlossen ist, bilden die Tracheen an der Körperoberfläche sog. Tracheenkiemen. Das sind Gebilde mit großer Oberfläche, bspw. sehr dünne Blättchen, die von einer sich verästelnden Trachee durchzogen werden. Beispiele sind die Larven der Eintagsfliegen (Ephemeroptera), die Larven einiger Köcherfliegenarten (Trichoptera, bspw. Rhyacophila oder Hydropsyche) aber auch die Puppen der Kriebelmücken (Simuliidae). Auch die abdominalen Schläuche oder Tubuli von Zuckmückenlarven (Chironomidae) nehmen Sauerstoff aus dem umgebenden Wasser auf, transportieren ihn aber nicht in das Tracheensystem sondern in die Hämolymphe.

Kleine Insekten und Insektenlarven atmen nur durch die Körperoberfläche. Bspw. tun dies die Larven der Zuckmücken (Chironomiden) mit ihrem hämoglobinartigen Blutfarbstoff, der ihnen ihre blutrote Färbung verleiht. Die bei manchen Zuckmückenarten vorkommenden meist 2 Paar schlauchförmiger Anhänge am 11. Segment auf der Bauchseite dienen ebenfalls der Atmung. Auch kleine Schwimmkäferarten (Dytisciden) atmen nur durch die Körperoberfläche.