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Kompaktlexikon der Biologie: Tracheen

Tracheen, 1) Botanik: Gefäße, wasserleitendes Element des Xylem.

2) Zoologie: röhrenförmige Einstülpungen des Integuments, die im Körper verschiedener Gliederfüßer (Arthropoda), ein Röhrensystem bilden, das der Atmung dient, indem der Gasaustausch durch die Wände der T. erfolgt ( vgl. Abb. )., ( vgl. Abb. ) Eine T. setzt sich aus einer einschichtigen Matrix (T.-Epithel, Exotrachea) zusammen, der außen eine Grundmembran anliegt. In das Lumen wird eine Cuticula abgeschieden. Sie besteht aus Pro- und Epicuticula und wird meist als Intima (Endotrachea) bezeichnet. Um ein Kollabieren der Tracheenröhre zu verhindern, sind innen Spiralfäden oder Taenidien ausgebildet, sklerotisierte exocuticulare Leisten. Diese können auch gegabelt, einfach ringförmig oder gitterartig angeordnet sein. Bei höher entwickelten Formen (Insecta) verzweigt sich eine T. in immer feinere Äste und endet schließlich in einer T.-Endzelle (Transitionszelle), die eine differenzierte Matrixzelle ist. Diese dringt mit fingerförmigen Fortsätzen an oder zwischen das Gewebe, um über weniger als 1 μm im Durchmesser betragende T.-Kapillaren (Tracheolen) den Sauerstoff per Diffusion abzuliefern. Die Öffnungen der T. nach außen sind die Stigmen. Das Stigma (Atemloch, Trema, Peritrema, Spiraculum) ist primär eine einfache Öffnung, die jedoch vielfach komplexe Schutzvorrichtungen und Verschlussmechanismen entwickelt hat. Bei Insekten werden primär zehn Stigmenpaare angelegt. Diese befinden sich in den Pleuren. Kopf und Prothorax tragen primär keine Stigmen, jedoch gibt es sekundär Stigmen am Kopf mancher Collembola und Pauropoda. Der Hinterleib trägt ursprünglich acht Stigmenpaare. Bei wenigen Vertretern gibt es auch zusätzliche Stigmen (Japyx, Diplura), sie werden als Hyperpneustia bezeichnet. Viele Insektengruppen verschließen oder reduzieren Stigmen, besonders, wenn sie wasserlebend oder sehr klein sind. Hemipneustia sind solche Insekten, die zwar zunächst alle Stigmen anlegen, später aber wieder verschließen. Sonderbildungen des T.-Systems finden sich bei Wasserinsekten. Viele wasserlebende Larven besitzen zum Gasaustausch reich mit T. ausgestattete Tracheenkiemen, Eintagsfliegenlarven in der Wandung des Enddarms.

T. sind innerhalb der Arthropoda mehrfach unabhängig entstanden. Bei den Onychophora gibt es pro Segment bis zu 70 Stigmen, von denen jeweils dichte Büschel von nicht anastomosierenden Tracheenästchen ausgehen. Bei den Tausendfüßern (Myriapoda) sind möglicherweise Tracheen ebenfalls unabhängig von denen der Insekten evoluiert (Gruppen Notostigmophora und Pleurostigmophora der Chilopoda). Bei den Spinnentieren (Chelicerata) finden sich als Atmungsorgane neben so genannten Fächerlungen (fälschlich oft auch Fächertracheen genannt) auch Röhrentracheen. Diese treten in Form von Siebtracheen (bei einigen Webspinnen, Araneae, bei den Pseudoscorpiones und den Kapuzenspinnen, Ricinulei), oder als einfache, unverzweigte Luftröhren auf (einige Araneae sowie Milben, Acari). Bei den Siebtracheen handelt es sich sozusagen um Fächerlungen mit röhrenförmigen Atemtaschen. Bei den Weberknechten (Opiliones) und Walzenspinnen (Solifugae) sind schließlich den Insekten vergleichbare T.-Systeme ausgebildet, indem alle Tracheenäste anastomosieren. Meist gehen hier die Röhrentracheen vom Hinterkörper aus, wo ihre Stigmen (ein bis drei Paare) in der Intersegmentalhaut der Sternite liegen. Selten gibt es auch Stigmen am Vorderkörper (alle Walzenspinnen, Kapuzenspinnen und viele Milben) oder gar auf Laufbeinen (Weberknechte).



Tracheen: Grundschema des Tracheensystems der Insekten. a primär flügelloses Insekt (Campodea) von der Bauchseite, b geflügeltes Insekt



Tracheen: Anordnung des Tracheensystems eines Insekts im Querschnitt. a Grundschema im Hinterleibssegment, b Grundschema im Brustsegment, c sekundär kompliziert, mit Längsstämmen und Querverbindungn

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Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
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Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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