Lichaam

Ademhaling

De ademhaling gaat bij mieren heel anders dan bij mensen. Mieren hebben namelijk geen  longen. Mieren hebben allemaal dunne buisjes die door het hele lichaam lopen en zuurstof transporteren. Deze buisjes worden tracheeën genoemd. Mieren hebben (net zo als mensen) zuurstof nodig voor de verbranding in hun cellen. De energie die hierbij vrij komt, heeft de cel namelijk nodig.

In het panster van de mier zitten allemaal kleine gaatjes. Via deze gaatjes komt zuurstof binnen. Een ander woord voor de gaatjes is stigma's. Om deze stigma's liggen spieren. Bij het aanspannen van deze, gaan de stigma's dicht en bij het ontspannen van deze spieren gaan de stigma's open. Zo wordt het in- en uitademen geregeld. Mieren halen slechts één keer per minuut adem.

Hierbij bewegen ze het achterlijf op en neer zodat de lucht ververst wordt. 

Mieren zijn koudbloedig. In de winter doen de mieren bijna niets, omdat de verbranding in de cellen van koudbloedigen vermindert bij lage temperaturen. Ook ademen mieren langzamer in de winter. Mieren houden geen winterslaap en blijven onder de grond nog wel de koningin en het jongbroed verzorgen.

Mieren hebben geen stembanden en kunnen dus ook niet spreken.

Omdat het transport van zuurstof via tracheeën gaat, bevat het bloed geen rode bloedlichaampjes (hemoglobine). Daarom is het bloed van een mier kleurloos. De tracheeën vertakken zich tot steeds kleinere buisjes. Alle buisjes samen worden het tracheaal stelsel genoemd. Aan het einde van een trachee zit een met vocht gevulde plek. Deze plek wordt de tracheole genoemd. Hier vindt de gaswisseling van zuurstof en koolstofdioxide plaats tussen de cel en de tracheole.

De gaswisseling vindt plaats d.m.v. diffussie. Door verschillende concentraties van zuurstof een koolstofdioxide tussen de cel en de tracheole, gaat het koolstofdioxide van de cel naar de tracheole en gaat de zuurstof van de tracheole naar de cel. Op deze manier vindt er gaswisseling plaats. 

Hieronder een afbeelding van een stigma (spiracle), trachee en tracheole (wel in het engels).

Hart en bloedsomloop

Bloedsomloop

Mieren hebben in tegenstelling tot de mens (dubbele bloedsomloop) een open bloedsomloop. Dit houdt in dat het hemolymfe (bloed) vrij door de lichaamsholte en om de organen en weefsels kan stromen. Het hemolymfe wordt dus niet door aders, slagaders of haarvaten geleid. Het nadeel van een open bloedsomloop is dat de bloed aan-of afvoer niet snel kan worden vergroot. Maar dit is geen groot probleem, omdat het bloed geen zuurstof naar de organen en weefsels vervoert, maar voedingsstoffen, hormonen, suikers, eiwitten, cellen en zouten. De aan-en afvoer van voedingsstoffen, hormonen, suikers, eiwitten, cellen en zouten hoeft bij zwaardere lichamelijke inspanning niet snel te worden verhoogt.

Het hemolymfe komt via openingen in het hart en wordt vervolgens richting de kop gepompt. Bij het borststuk (thorax)  gaat het hart over in de aorta. Dit is het enige bloedvat van de mier en hij werkt ongeveer hetzelfde als een slagader bij de mens. De aorta mondt uit in de kop. Vanaf de kop kan het hemolymfe door de lichaamsholte(s) en aanhangsels gepompt worden. 

Het hemolymfe wordt verder door het lichaam gepompt door pulserende structuren (spieren die ritmisch samentrekken). Vervolgens komt het hemolymfe weer het bij hart terecht en wordt het weer naar de kop gepompt. Door de zuigende en pompende kracht van het hart en de pulserende structuren komt het bloed steeds weer in het hart terecht en blijft het in beweging.

Hieronder een afbeelding van een insect met het hart en de aorta.

Hart

Hierboven zie je de binnenzijde van een kamer schematisch getekend (dwarsdoorsnede). Je ziet dat de kringspieren aan de binnenzijde van het diafragma zitten en de lengtespieren aan de buitenzijde. De spiertjes die moeten zorgen dat de opening van de wand van het hart weer opengaat na het samentrekken van de kringspieren van het hart, liggen recht op de kringspieren om de opening.

De werking van het hart is in drie stappen in te delen (deze lijken erg op die van de mens):

1. De kringspieren trekken van voren naar achter samen waardoor er een golfbeweging ontstaat. Hierdoor wordt het hemolymfe naar de aorta gestuwd. Op dit moment zijn de lengtespieren ontspannen.

2. De lengtespieren trekken samen om het hart weer in zijn normale vorm (breder en dikker) te krijgen. Hierdoor ontstaat er een lage druk in het hart, het hemolymfe wordt aangezogen. 

3. Het hart blijft even in zijn normale vorm waardoor het volstroomt met hemolymfe.

Hemolymfe

In principe hebben mieren geen bloed, maar zij hebben hemolymfe. Dit hemolymfe is echter te vergelijken met bloed en het lymfe dat mensen hebben. Hemolymfe van mieren vervoert geen zuurstof. Het hemolymfe is daarom groen/geel van kleur en niet rood zoals het bloed bij mensen. Het  hemolymfe bevat (dus) ook geen rode bloedcellen met hemoglobine en bloedplaatjes. De functie van het hemolymfe is voedingsstoffen en hormonen naar de organen en weefsels transporteren. De voedingsstoffen worden opgenomen bij de darm en afvalstoffen worden bij de buisjes van Malpighi (een orgaan dat ca. dezelfde functie heeft als de nieren) onttrokken aan het bloed. Het hemolymfe dient ook als:

-watervoorraad

-voorraad van eiwitten, suikers en zouten

-afweersysteem (Het hemolymfe bevat cellen die de afweer regelen.)

Het hemolymfe bevat ook hormonen.

Het hemolymfe speelt deels een rol bij de zout- en waterbalans van de mier, maar de goede zout- en waterbalans in het hemolymfe wordt vooral geregeld door de buisjes van Malpighi (een orgaan dat ca. dezelfde functie heeft als de nieren) en het rectum (laatste deel van de dikke darm ca. dezelfde functie als dikke darm).  

Het hemolymfe bestaat uit een plasma (vloeistof); in dit plasma zijn voedingsstoffen, zouten, eiwitten en suikers opgelost. Het plasma bevat ook (afweer)cellen.

Er zijn veel verschillende cellen die de afweer regelen in het hemolymfe. (Bij de mens zijn er ook veel verschillende witte bloedcellen.) Sommige cellen eten bacteriën, virussen en andere antigenen op. Andere zetten lagen af rond een binnendringer die niet door de andere cellen kan worden opgegeten. Door die lagen kan de indringer (in veel gevallen een parasiet) geen schade meer aanbrengen. Andere cellen scheiden een giftige stof af wanneer ze in aanraking komen met een onbekende cel. Sommige cellen zijn verantwoordelijk voor de genezing een wond. Ze hopen opeen bij een wond en vallen ziektekiemen aan. 

Uitscheidingsorganen

Het hemolymfe absorbeert de voedingsstoffen uit de darm. De buisjes van Malpighi filteren de afvalstoffen, dode cellen en zonodig zouten en water uit het hemolymfe. De afvalstoffen komen terecht aan het einde van de darm samen met de onverteerde voeding. Bij het rectum wordt er weer water uit de onverteerde voeding en afvalstoffen onttrokken en het water komt weer in het hemolymfe terecht.

Hieronder een weergave van de organen van een insect.

Zintuigen

Het gezichtsvermogen

De lens van de dorsale ocellen bestaat uit het exoskelet (ook wel cuticula), dat op die plaats doorzichtig is. Deze ocelli worden niet gebruikt om vormen waar te nemen. De ocelli kunnen wel heel goed licht en hele kleine veranderingen in de lichtsterkte waarnemen. Ze hebben dus een lage drempelwaarde voor licht.

Er wordt over het algemeen gedacht dat mieren geen diepte zien, ik weet echter niet hoe men dit te weten is gekomen en of dit waar is. 

Ten tweede hebben mieren samengestelde ogen of facetogen. Deze ogen bestaan uit honderden facetten oftewel ommatidia. Deze ogen zijn veruit het belangrijkste voor mieren en insecten aangezien ze hiermee vormen (en ook kleuren) kunnen zien. Samengestelde ogen liggen aan de zijkant van de kop.

Hieronder een facetoog van de mier.

De werking van samengestelde ogen wordt met de volgende plaatjes duidelijk gemaakt.

Hieronder is een (schematische) afbeelding van een samengesteld oog te zien. Zoals u ziet bestaat een samengesteld oog uit vele onderdelen, die facetten of ommatidia worden genoemd (let maar niet op de namen in de afbeelding).

Hieronder zie je een doorsnede van een ommatidium. Het licht valt door A binnen, A is de doorzichtige cuticula die dient als lens. Dan komt het licht bij D, de kristallijne lens (of kristalkegel). C en D zijn pigmentcellen, die ervoor zorgen ervoor dat de ommatidia (optisch) van elkaar gescheiden. (Het pigment absorbeert het strooilicht.)  Nadat het licht door de lenzen is gegaan komt het licht in het rhabdoom (ook wel pigmentstaaf). Het rhabdoom is onderdeel van de acht zenuwcellen (F) die eromheen liggen en bevat pigmentmoleculen (dus niet cellen!). In het rhabdoom wordt het licht ‘ontdekt’. Vervolgens worden er impulsen via de zenuwcellen naar het CZS verstuurd. De hersenen in de kop zetten vervolgens de impulsen om in beelden en vormen. Men gaat ervan uit dat mieren kleuren kunnen zien, omdat het pigment dat in het rhabdoom zit daarvoor geschikt is. Onderdeel H is een axon die vanaf de onderkant van het ommatidium naar het CZS gaat.

Het gehoor- en drukzintuig

Er is (vrij) weinig bekend over het gehoor van mieren, wel is bekend dat mieren geen oren hebben zoals wij. De wegmier heeft echter wel veel (borstel)haren de zenuwen die op deze haren zijn aangesloten reageren op druk en op trillingen (van de lucht) en hebben een erg lage drempelwaarde, waardoor ze waarschijnlijk ook een primitieve vorm van horen kennen. Druk is dus de adequate prikkel voor de borstelhaartjes. Voor mieren is horen (voor zover ze dat kunnen) dus gelijk aan voelen, want mieren voelen ook met deze haren, omdat de cuticula ongevoelig is. 

Hieronder een wegmier, zoals je ziet zijn wegmieren licht behaard.

Hieronder is een afbeelding van een doorsnede van de cuticula. In de borstelhaar zit een dendriet, wanneer de haar bewogen wordt vervormt de dendriet. Hierdoor ontstaan impulsen die via de dendriet, dan via het cellichaam van de gevoelszenuw en dan via de axon naar het CZS gaan.

Met deze haartjes kunnen mieren dus voelen en misschien ook horen. Dit horen is echter een stuk primitiever dan bij de mens en ze ervaren horen dan ook zeker niet zoals wij het ervaren.

Mieren hebben ook nog een ander zintuig dat reageert op druk, dit zintuig wordt gebruikt om om de stand van de ledematen te bepalen. Dit zintuig zit op verschillende plekken binnen in het lichaam gevestigd en is aan de buitekant van de mier niet te zien. Ze heten de chordotonale organen. Deze organen bevinden zicht vaak in de ledenmaten en antennes. Er zitten er vier in elke poot. Daarvan zitten er drie rond gewrichten en een tussen de onderkant van de poot en de bovenkant. Deze laatste kan hele kleine trillingen waarnemen en heeft dus een erg lage drempelwaarde. De chordotonale organen bestaan uit een dendriet die als een soort koord tussen twee delen van de cuticula (en dus aan twee verschillende delen van een gewricht) is opgehangen. De chordotonale organen komen ook voor in de voelsprieten en kaken.

(Mieren hebben hebben verder ook nog rekreceptoren. Rekreceptoren lijken op de chordotondale organen. Deze zitten echter (voor zover bekend) niet in de ledematen en antennes, maar in het achterlijf en zitten niet rond gewrichten, maar in spierweefsel. De rekreceptoren spelen een belangrijke rol bij de ademhaling. Mieren moeten namelijk soms hun achterlijf op en neerpompen voor goede luchtcirculatie en de rekreceptoren geven dus signalen door in welke stand het achterf zich bevindt.)

Het smaakzintuig

Het is niet bekend of mieren kunnen proeven. Insekten proeven (ook) d.m.v. een soort van borstelharen die rondom de mond zitten, maar ik weet helaas niet of dit ook zo bij mieren is. Ook kan het zo zijn dat geur en smaak hetzelfde is bij insecten. (Voor meer informatie zie: Het reukzintuig.)

Het reukzintuig