Không khí là môi trường hô hấp thuận lợi hơn so với nước vì có hàm lượng
oxy cao (khoảng 210ml O2/lít không khí). Hơn nữa, O2 và CO2 khuếch tán
trong không khí nhanh hơn trong nước, bề mặt hô hấp trải rộng ra trong không
khí không cần thiết phải có sự thông khí. Như vậy, cơ thể sẽ thu nhận được
nhiều O2 và thải nhiều CO2 qua bề mặt hô hấp. Đối với động vật ở cạn khi
thông khí thì tiêu phí năng lượng ít hơn vì không khí nhẹ hơn, dễ chuyển động
hơn so với trong nước và thể tích không khí cần đưa vào cơ thể chứa lượng O2
tương đương là ít hơn so với thể tích nước. Nhưng cùng với sự thuận lợi kể
trên sẽ xuất hiện vấn đề: bề mặt hô hấp lớn và ẩm thì thường xuyên bị mất
nước vào không khí do sự bốc hơi nước. Sự mất nước giảm đi do bề mặt hô
hấp gấp nếp nhiều lần trong cơ thể. Cơ quan hô hấp của hầu hết các động vật ở
cạn thường gặp nhất là phổi, còn đối với côn trùng thì cơ quan hô hấp là hệ ống
khí.
a) Hệ thống ống khí ở côn trùng
Hệ ống khí của côn trùng gồm nhiều ống khí nhỏ phân bố khắp cơ thể, do đó
làm tăng cao bề mặt hô hấp. Ống khí lớn nhất được gọi là khí quản, mở ra
ngoài cơ thể. Còn các ống khí nhỏ nhất thì phân bố quanh các tế bào, tại đây
khí được trao đổi nhờ khuếch tán qua biểu mô ẩm lót ở phần cuối của hệ ống
khí. Bởi vì cơ thể côn trùng có những tế bào ở gần môi trường hô hấp, trực tiếp
trao đổi khí nên ở côn trùng hệ tuần hoàn không tham gia vào quá trình trao đổi
khí.
Đối với côn trùng nhỏ, sự khuếch tán qua ống khí giúp hấp thu đủ lượng O2
và thải loại CO2 để hỗ trợ cho hô hấp tế bào. Những côn trùng lớn có nhu cầu
năng lượng nhiều hơn thường thông khí qua hệ thống ống khí theo các nhịp
điệu vận động của cơ thể làm các ống khí phồng lên và dẹp xuống giống như
cái ống thổi. Côn trùng khi đang bay có tốc độ trao đổi chất rất cao, tiêu thụ
lượng O2 gấp 10 - 200 lần nhiều hơn so với khi nó không bay. Đối với những
côn trùng bay, sự co và duỗi cơ xen kẽ làm cho cơ thể côn trùng dẹp và dài ra,
do đó làm cho không khí bị bơm nhanh qua hệ thống ống khí. Các tế bào cơ
của côn trùng bay chứa nhiều ty thể để hỗ trợ cho quá trình trao đổi chất với
