Så här andas fåglar och insekter

DU GÖR det ungefär 23.000 gånger om dygnet, och ändå vet du knappt om det. Vad då? Andas. Din andningsapparat är så noggrant utformad och fungerar så effektivt att du knappt lägger märke till att du just nu tar ett andetag.

Men om du var uppe på ett högt berg, där luften är mycket tunn, så skulle det inte vara så lätt att andas, eller hur? Eller om du försökte simma länge under vattnet — då skulle du snart bli starkt medveten om att du behövde ta ett andetag. Ändå kan fåglar flyga på stora höjder utan några andningssvårigheter. Och det finns somliga insekter som kan andas under vattnet trots att de är beroende av luftens syre. Hur klarar de det? En närmare titt på hur fåglar och insekter andas avslöjar sannerligen en anmärkningsvärd intelligens och formgivning.

Så andas fåglarna

Var och en som någon gång har flugit i ett flygplan är medveten om två viktiga faktorer som är nödvändiga för flygning — en lätt stomme och gott om bränsle. Fågelns andningsapparat är konstruerad med hänsyn till båda dessa behov.

Verksamhet som kräver mycket energi förbrukar syre väldigt snabbt. En människa ersätter det förbrukade syret genom att andas djupare och snabbare. På stora höjder måste en människa slå av på takten och vila ofta för att ge kroppen tid att fylla på syreförrådet i blodet. Tänk dig bara om en fågel skulle drabbas av samma verkningar under flykten! Men tack vare sin andningsapparat behöver han inte hamna i den knipan, så även om du möter honom på 6.000 meters höjd, visar han inga tecken på att ha det besvärligt. Ögonen tränger inte ut, han är inte blek om näbben, och han flåsar inte ens. Hur klarar han det?

Jo, hans andningsapparat är konstruerad så att den kan ta upp syre mycket effektivare. Människans lungor är påsar eller bälgar som fylls och töms. Fågelns lungor är annorlunda. De är unika. Luften kommer som vanligt in i lungan genom den främre delen. Men sedan passerar luften rakt igenom lungan och ut i olika luftsäckar, som är försedda med tunna väggar och belägna i bröstet och bukhålan. (Se illustrationen.) År 1758 upptäckte en man vid namn John Hunter någonting verkligt förvånande. Han fann att en fågel med blockerad luftstrupe och ett brutet vingben ändå kunde andas. Hur var detta möjligt?

Fåglarnas ben innehåller ingen märg; de är ihåliga och innehåller luft. De luftfyllda håligheterna i benen är anslutna till luftsäckarna, som i sin tur är anslutna till lungorna. När fågelns luftstrupe var tilltäppt, passerade alltså luften till och från lungorna genom det brutna, ihåliga vingbenet. Vilket finurligt sätt att klara av både vikt- och förbränningsproblemen på samma gång — syretankar fördelade på olika ställen i konstruktionen! Men hur är det med syreförrådet?

Själva lagringskapaciteten av syre är ytterst liten. Fågeln fyller på syre på vägen — uppe i luften. När luften passerar genom alla dessa säckar och passager, kommer den i kontakt med en stor vävnadsyta, vilket medför att syreupptagningen blir större före utandningen. Flygning på stora höjder är emellertid ett energikrävande företag. Syret bör användas så effektivt som möjligt. Därför har fågeln i sin andningsapparat ett system inbyggt som kännetecknas av två strömmar som är riktade mot varandra. Det gör det möjligt för fågeln att utvinna syre ur luften snabbt och effektivt förmedelst en mycket enkel princip, motströmsprincipen.

I fågelns lunga möts luft och blod från var sitt håll. Allteftersom luften strömmar genom lungan, avger den mer och mer syre till blodet, och blodet kan kontinuerligt ta upp mer och mer syre. Med andra ord: det ”törstiga” venösa blodet träffar först på luft som redan är länsad på syre och som har, så att säga, bara några få ”droppar” syre kvar. Det ”törstiga” blodet suger upp detta och fortsätter mot den ”våtare” luften, där det är mera syre. Vid det här laget är blodet inte så ”törstigt”, och därför suger det upp mindre och mindre syre. Slutresultatet av denna märkliga process är den ytterst effektiva syreupptagningen från luften. Och det är precis vad fågeln behöver för att kunna flyga på stora höjder!

Så andas insekterna

En myra stor som en elefant! Har du någon gång tänkt på den möjligheten? Tänk vilken kraft den skulle ha! En myra kan bära dubbelt så mycket som den själv väger. Och trots att insekter är små (den största, atlasfjärilen, är bara mellan 25 och 30 centimeter mellan vingspetsarna), har de en enorm aptit. I North Dakota i USA vållade faktiskt gräshoppor skador på grödor och bete för tio millioner kronor bara på ett enda år! Hur skulle skadorna ha blivit om gräshopporna hade varit stora som hästar?

Nå, det finns ingen orsak till oro. Insektens andningssystem håller den på plats — när det gäller storleken. Tidskriften Scientific American kallade insekternas andningssystem ett exempel på ”raffinerad biologisk ingenjörskonst som är nästan otrolig”. Där finns nämligen en storleksbegränsande faktor inbyggd! Dessutom är insektens andningsapparat idealisk för dess levnadssätt, alldeles som fågelns är idealisk för flygning. Hur så?

Insekter sprudlar av energi. För sin storlek utför de verkliga herkulesarbeten. Därför ställer de mycket stora fordringar på syre. Insekter har emellertid inte lungor. Inte desto mindre är det mycket osannolikt att du någonsin skulle träffa på en andfådd insekt! Varför det? Därför att de har en andningsapparat som är konstruerad så att den skall klara av ett aldrig så stort syrebehov.

Under embryonalstadiet växer insektens hud inåt på många ställen och bildar rör (trakéer), som står i direkt förbindelse med atmosfären. Allteftersom dessa rör växer allt längre in i insektskroppen, förgrenar de sig många gånger, och förgreningarna blir allt smalare. Till slut kommer ett eller flera av dessa rör i kontakt med varje cell. Sålunda står varje cell i direkt förbindelse med atmosfären, vilket innebär att syre står till buds för omedelbar användning utan att först behöva passera ett system för blodcirkulation. Och detta är alldeles vad insekten behöver för att bedriva sin högenergiverksamhet!

Men problemet med att andas via ett rörsystem är att man behöver ett tvåvägsflöde — syre som går in och koldioxid som går ut. Rören i insekten kan föra in syre, men vad händer med koldioxiden? Jo, till skillnad från syre diffunderar koldioxid lättare ut genom vävnad. Därför försöker den inte komma ut tillbaka genom rören. I stället passerar den ut ur insekten genom huden.

En del insektslarver lever under vatten, trots att de är beroende av luftens syre. Hur andas de där? Somliga sänder upp en ”snorkel” — ibland utrustad med ventil ifall vattnet skulle bli oroligt och hota att tränga ner i snorkeln. Andra bor i en ”dykarklocka”, dvs. en luftbubbla. Allteftersom de förbrukar syret i bubblan, måste det naturligtvis ersättas. Forskare var länge förbryllade över att insekten kunde stanna under vattnet långt efter det att den borde ha förbrukat syreförrådet i bubblan. Hur var det möjligt?

Molekylspridning, den process som kallas diffusion, spelar in här. Allteftersom syretrycket i bubblan sjunker under syretrycket i det omgivande vattnet, rusar det i vattnet lösta syret in i bubblan. ”Men varför kollapsar inte bubblan?” kanske du undrar. Jo, det finns kväve i luftbubblan, och det diffunderar inte ut i vattnet; det föredrar att stanna i bubblan. Så även om insektslarven inte behöver fritt kväve för sin ämnesomsättning, så är hans lilla ”dykarklocka” sannerligen beroende av det!

När du nu har tagit en titt på hur fåglar och insekter andas, så håller du säkert med om att dessa varelsers andningsapparater återspeglar en ytterst märklig intelligens och formgivning. Finner du det då lätt att sätta tro till att den blinda slumpen eller fåglarna och insekterna själva skulle ha utvecklat dessa andningssystem, som är så beroende av vetenskapliga principer? Eller drar du samma slutsats som den berömde uppfinnaren Thomas Edison gjorde, när han sade: ”Efter att i åratal ha gett akt på naturens processer kan jag inte tvivla på att det finns en överlägsen Intelligens”?

[Bild på sidan 17]

Andningssystemet hos en fågel

Luftstrupe

Två lungor

Luftsäckar

[Bild på sidan 18]

Andningssystemet hos en insekt — hur det fungerar

Inga lungor

Rör (Traké)

Celler