Ongewervelde dieren zijn zeer divers – veel diverser dan de relatief kleine groep die bekend staat als gewervelde dieren. De ongewervelden hebben dan ook een enorme verscheidenheid aan levensstijlen en lichaamsvormen. Beschouwen we (voorlopig) alleen de ongewervelden die lucht inademen (en laten we de ongewervelden die zuurstof uit water halen even buiten beschouwing).
Sommige ongewervelden hebben longen, hoewel die sterk verschillen van de longen van gewervelde dieren. Veel slakken hebben een goed doorbloede long die is afgeleid van de mantel (dat is het weefsel dat de lichaamsholte vormt en de inwendige organen omgeeft; het scheidt ook de schelp af). De mantel vormt een dunwandige buidel die naar buiten toe opengaat. Lucht dringt de buidel binnen en de zuurstof diffundeert in het bloed. Maar, in tegenstelling tot de gewervelde dieren, is het bloed niet vervat in bloedvaten (zoals haarvaten), maar vult het eerder ruimten in de lichaamsholte. Bij deze slakken (en de meeste andere weekdieren) wordt de zuurstof in oplossing (niet in de bloedcellen) vervoerd door moleculen van koperhoudend hemocyanine (in tegenstelling tot het ijzerhoudend hemoglobine bij gewervelde dieren); het bloed is blauwachtig wanneer het van zuurstof is voorzien. Deze opstelling is gebruikelijk bij landslakken en sommige zoetwaterslakken die naar de oppervlakte komen om lucht te halen, en komt ook voor bij enkele intergetijden- of estuariene mariene soorten.
Landkrabben hebben een soort longen, gemaakt van een gemodificeerde kieuwkamer. Functionele kieuwen zijn rudimentair of afwezig. Een voorbeeld is de kokoskrab: deze reusachtige krab is verwant aan de heremietkreeft, maar hij is aards en gebruikt longen om te ademen. De meeste op het land levende geleedpotigen (krabben, spinnen, insecten, enz.) hebben een of andere vorm van hemocyanine in het bloed. De larven van bepaalde knutten, ook wel bloedwormen genoemd, zijn echter in die zin uitzonderlijk dat zij zuurstof opvangen met een soort hemoglobine (waardoor zij rood gekleurd zijn).
De meeste spinnen hebben structuren die “boeklongen” worden genoemd, maar deze zijn heel anders dan de longen van gewervelde dieren of slakken of landkrabben. Zij openen zich naar buiten onder het voorste deel van het achterlijf en bestaan uit een reeks zakjes, die elk parallelle rijen van dunne met bloed gevulde bladen bevatten, gescheiden door luchtgangen (als de bladeren van een boek?). Gasuitwisseling vindt daar plaats, maar daarnaast hebben spinnen ook “tracheeën”, die via een spirakel naar buiten opengaan; het zijn versterkte luchtgevulde buizen die zich door het lichaam vertakken.
Luchtademende insecten zijn over het algemeen afhankelijk van een tracheesysteem om zuurstof aan de cellen te leveren. Spiracles in het uitwendige skelet leiden tot vertakkende “bomen” van steeds kleinere tracheeën – de kleinste bereiken individuele cellen (zoals ook bij spinnen). Zuurstof komt binnen via de tracheeën en kooldioxide gaat naar buiten. Hoewel het tracheeënstelsel enigszins wordt aangevuld door bloed dat zich in de lichaamsholte verplaatst (niet in bloedvaten), heeft het bloed van insecten geen ademhalingsfunctie; het dient hoofdzakelijk om voedsel uit het spijsverteringskanaal en afvalstoffen naar de uitscheidingsorganen te transporteren, alsmede hormonen naar bepaalde weefsels.
Sommige waterinsecten ademen ook lucht. Zo zijn bijvoorbeeld de rattenstaartmaden de aquatische larven van bepaalde zweefvliegen (ook wel bloemvliegen genoemd) die bloemen bestuiven. Een onderwaterlarve heeft aan het eind van haar achterlijf een buis die tot aan het wateroppervlak reikt, waar lucht in de buis kan komen. Sommige muggenlarven in het water doen dit ook. Natuurkenners vergelijken deze gewoonte wel eens met snorkelen.
Andere waterinsecten nemen lucht mee als ze onder water gaan. Volwassen roofkevers hebben spirakeltjes op het achterlijf onder de uiteinden van de dekschilden. Een volwassen roofkever kan met de kop omlaag aan de oppervlakte liggen en de dekschilden optillen om de spirakels bloot te stellen aan de lucht – en zo lucht inademen terwijl hij daar rust. Als hij duikt, kan hij lucht opslaan onder de vleugeldeksels. Waterwantsen hebben onderkanten die bedekt zijn met dichte, niet-afneembare haren die een waterlaag tegen de ruggengraat van het achterlijf opsluiten. Deze reservoirs van ingesloten lucht kunnen gassen uitwisselen met het water en zo de aanvankelijke voorraad zuurstof aanvullen.
Extreem kleine ongewervelde landdieren hebben helemaal geen speciaal ademhalingssysteem. Zij zijn zo klein dat er veel oppervlakte is in verhouding tot het lichaamsvolume, en zuurstof en kooldioxide diffunderen gewoon door de buitenste bedekking. Ook regenwormen, met hun lange dunne vorm en grote oppervlakte per volume-eenheid, zorgen gewoon voor gasuitwisseling via hun vochtige huid.
– Mary F. Willson is gepensioneerd hoogleraar ecologie. “On The Trails” is een wekelijkse column die elke woensdag verschijnt.