Kaip kvėpuoja vandens organizmai? Kokie gyvūnai kvėpuoja žiaunomis? Kempinės, koelenteratai, plokščiosios kirmėlės, nematodai

Vidutinis žmogaus plaučių tūris yra 2500 mililitrų. Ramiai kvėpuojant susigeria 500 mililitrų oro, iš kurių 140 lieka vadinamojoje „kenksmingoje erdvėje“, o 360 patenka į plaučius. Tai reiškia, kad alveolių oras vėdinamas tik septintadaliu (360/2500).

Vandens žinduoliai banginiai vienu įkvėpimu atnaujina plaučių turinį 90 procentų! Judanti krūtinė, galingi kvėpavimo raumenys, išvystyti raumenys plaučių audinyje – visa tai pritaikyta giliai įkvėpti – išstumti nenaudingą, deguonies prisotintą orą ir kuo greičiau jį pakeisti nauja švaraus oro porcija. atmosferos oras. Su kiekvienu kvėpavimo judesiu į banginio plaučius patenka 4-5 kartus daugiau deguonies nei į žmogaus plaučius.

Prieš ilgą nardymą kašalotas įkvepia 60-70 įkvėpimų; galite įsivaizduoti, kaip kruopščiai jis „pakrauna“ savo kūną deguonimi.

Vandens žinduoliams padidėja vadinamasis deguonies pajėgumas kraujyje. Yra žinoma, kad deguonį po visą organizmą perneša specialus pigmentas, esantis raudonuosiuose kraujo kūneliuose (eritrocituose) – hemoglobinas. Eidamas per plaučius, hemoglobinas prijungia deguonį ir oksihemoglobino pavidalu per arterijas patenka į visus kūno kampus.

Vienas gramas hemoglobino žmogaus kraujyje suriša 1,23 kubinio centimetro deguonies, o ruoniai – 1,78. Prie to reikia pridurti, kad nardančių žinduolių deguonies surišimo procesas hemoglobinu vyksta labai greitai.

Vandens žinduoliai išsiskiria ekonomišku deguonies suvartojimu nardymo metu. Taigi bendrame sandariklyje deguonies suvartojimas per minutę po panardinimo sumažėjo 15 kartų! Šios santaupos atsiranda iš Skirtingi keliai. Gyvūno organizme sulėtėja medžiagų apykaita, sumažėja generuojamos šilumos kiekis, drastiškų pokyčių kraujotakoje ir įvairių audinių aprūpinimo krauju pobūdžiu.

At jūrų liūtas Pavyzdžiui, jau 10 sekundžių nuo nardymo pradžios širdies susitraukimų skaičius sumažėja nuo 130-140 iki 30-40 per minutę, o pilkasis banginis- nuo 100 iki 10 smūgių. Tačiau nutrija šiuo atžvilgiu yra ypač kitokia. Panardinus į vandenį jos pulsas sumažėja nuo 216 iki 4! Skirtumas kolosalus. Šiaurė jūros dramblysširdies susitraukimų dažnis 40 minučių trukmės nardymo pabaigoje taip pat sumažėjo iki 4, tačiau pradinis lygis šios rūšies gyvūnams yra daug žemesnis nei nutrijos: 60 dūžių per minutę.

Specialūs matavimai parodė, kad nardant kraujospūdis pagrindinėse kraujagyslėse išlieka normalus. Tačiau mažose arterijose jis sumažėja iki veninio lygio, o kartais visiškai išnyksta, tai yra, pulsas nustoja būti jaučiamas.

Žvėriui didelę reikšmę turi kraujotakos perskirstymas. Bet kokiomis sąlygomis jo smegenys paprastai plaunamos krauju, gausiai aprūpinamos deguonimi. Smegenys skausmingai reaguoja į deguonies trūkumą: 4-5 minutes – ir gležniose ląstelėse įvyksta negrįžtami pokyčiai. Kūno „atgaivinimas“ tampa neįmanomas. Kiti organai taip pat gali laikytis bado dietos, jie yra daug patvaresni ir nepretenzingi.

Gyvūnų kvėpavimo centro nervinės ląstelės yra priekiniame pailgųjų smegenų trečdalyje. Vandens žinduoliai labai jautrūs anglies dioksido koncentracijai kraujyje. Šiek tiek jo kiekis viršija normą – kvėpavimo centras duoda „komandą“ padidinti plaučių ventiliaciją, padidinti deguonies pritekėjimą, pagerinti anglies dvideginio pasišalinimą iš kraujo. Ir sveikas kūnas šias komandas vykdo, kvėpavimas tampa gilus, atkuriama normali kraujo dujų sudėtis. Tačiau stebina tai, kad vandens žinduolių smegenų kvėpavimo centras yra itin atsparus anglies dioksido koncentracijos padidėjimui kraujyje.

Pagalvoję mokslininkai suprato, kokia yra reikalo esmė: šių gyvūnų sausumos žinduoliams būdingo jautrumo anglies dioksidui išsaugojimas gali leisti kvėpavimo centrui žiauriai pajuokauti su savininku – priversti jį padidinti. plaučių ventiliacija netinkamiausiu momentu nardymo metu. Žinoma, kvėpavimas po vandeniu žvėriui būtų paskutinis...

Kraujo tėkmės persiskirstymas, padidėjusi smegenų mityba gyvūnui esant po vandeniu – šie mechanizmai aptinkami ne tik vandens žinduoliams – jie randami bebruose, ondatrose ir kai kuriuose kituose gyvūnuose.

Hemoglobino yra ne tik kraujyje, bet ir mioglobino pavidalu yra gyvūnų raumenų audinyje. Mioglobinas kaupia deguonį ir prireikus jį išskiria. Vandens žinduoliai turi daug šio pigmento, pavyzdžiui, delfinai jo turi tiek pat, kiek hemoglobino. Delfinų širdies ir galvos raumenyse mioglobino yra 4–5 kartus daugiau nei triušio ar jūrų kiaulytės, o nugaros ir pilvo raumenyse – 15 kartų!

Mokslininkai išsiaiškino, kad vidutinis žmogaus organizmo deguonies kiekis yra 2640 mililitrų, iš kurių 900 yra plaučiuose, 1160 – kraujyje, 245 – audinių skystyje, o 335 mililitrai – mioglobino – septintoji viso aprūpinimo. Ruonyje iš 5400 mililitrų deguonies mioglobinas sulaiko daugiau nei 2500, tai yra, beveik pusę!

Taigi gaukite daugiau grynas oras, norint visapusiškiau išnaudoti jame esantį deguonį, greičiau pristatyti į audinius, geriau jį „iškrauti“, nardant sukurti oro ir deguonies atsargas, panardintas ekonomiškiau naudoti brangias dujas, aprūpinti juos visų pirma gyvybiškais centrais – iš esmės tai yra visos sudėtingiausios morfologinės ir fiziologinės adaptacijos, susidariusios vandens žinduoliams per didžiuosius kelią atgal iš žemės į vandenį.

Kai kurie vandens žinduoliai pasiekė aukštą tobulumo laipsnį, o kiti turi mažiau ryškių ir pilnų adaptacijų, tačiau principas yra bendras visiems. Ir tai mums yra svarbiausia.

Gyvūno kvėpavimas – procesų rinkinys, kuris suteikiapataikyti į organizmą iš aplinkosdeguonies , joląstelių naudojimas oksidacijai organinės medžiagos irveisimas iš anglies dioksido kūno.Šis kvėpavimas vadinamasaerobinis , ir organizmaiaerobai .

GERAI. Nr 28. Biologija.

žaliųjų dumblių chlorella

Infusoria batai

Gyvūnų kvėpavimo procesas sąlygiškai skirstomas į trys etapai :

Išorinis kvėpavimas = dujų mainai. Per šį procesą gyvūnas gauna deguonies ir atsikrato anglies dioksido, kuris yra galutinis metabolizmo produktas.

Dujų pernešimas organizme- šį procesą užtikrina specialūs trachėjos vamzdeliai arba vidiniai kūno skysčiai (kraujo turintis hemoglobino- pigmentas, galintis prijungti deguonį ir pernešti jį į ląsteles, taip pat išnešti iš ląstelių anglies dvideginį).

vidinis kvėpavimas– atsiranda ląstelėse. Ląstelių fermentų pagalba oksiduojamos ir skaidomos paprastos maistinės medžiagos (aminorūgštys, riebalų rūgštys, paprastieji angliavandeniai), kurių metu išsiskiria organizmo gyvybei reikalinga ENERGIJA.

Pagrindinė kvėpavimo reikšmė yra energijos išskyrimas iš maistinių medžiagų deguonies pagalba, kuris dalyvauja oksidacijos reakcijose.

Kai kurie iš paprasčiausių anaerobiniai organizmai t.y. organizmai, nereikalaujantis deguonies. Anaerobai yra neprivalomi ir privalomi. Fakultatyviniai anaerobiniai organizmai – tai organizmai, galintys gyventi tiek nesant deguonies, tiek jam esant. Privalomi anaerobiniai organizmai yra organizmai, kuriems deguonis yra nuodingas. Jie gali gyventi tik be deguonies. Anaerobiniams organizmams maistinėms medžiagoms oksiduoti nereikia deguonies.

Brachonella – anaerobinė infuzorija

Žarnyno giardija

žmogaus apvaliosios kirmėlės

Autorius kvėpavimo būdas ir gyvūnų kvėpavimo aparato sandara, išskiriami 4 kvėpavimo tipai:

Odos kvėpavimas yra deguonies ir anglies dioksido mainai per kūno dalis. Šis procesas pagrįstas svarbiausiu fiziniu procesu – difuzija . Dujos pro dangčius patenka tik ištirpusios negiliai ir mažu greičiu. Toks kvėpavimas organizmais, kurie yra maži, turi šlapią dangą, veda į vandens gyvenimo būdą. Tai yra - kempinės, koelenteratai, kirminai, varliagyviai.

Trachėjos kvėpavimas –

atliekami su pagalba

prijungtos sistemos

kanalėliai - trachėjos , kuris

prasiskverbti per visą kūną

skysčių dalyvavimas. Su

jų aplinka

prijungti specialų

skylės - spiralės.

Organizmai su trachėja

kvėpavimas taip pat yra mažas (ne daugiau kaip 2 cm, kitaip organizmas neturės pakankamai deguonies). Tai yra - vabzdžiai, šimtakojai, voragyviai.

žiauninis kvėpavimas - naudojant specializuotas formacijas su tankiu kraujagyslių tinklu. Šios ataugos vadinamos žiaunos . Vandens gyvūnuose daugiašakės kirmėlės, vėžiagyviai, moliuskai, žuvys, tam tikros varliagyvių rūšys. Bestuburiai dažniausiai turi išorines žiaunas, o chordatai – vidines. Žiaunomis kvėpuojantys gyvūnai turi papildomų kvėpavimo formų per odą, žarnyną, burnos paviršių, plaukimo pūslę.

Daugiašakės su žiaunomis

Vėžiagyvių žiaunos

Nudibranch moliuskas

Plaučių kvėpavimas - tai kvėpavimas specializuotų vidaus organų pagalba - plaučiai.

Plaučiai– tai tuščiaviduriai plonasieniai maišeliai, apipinti tankiu smulkių kraujagyslių – kapiliarų tinklu. Deguonies difuzija iš oro į kapiliarus vyksta vidiniame plaučių paviršiuje. Atitinkamai, kuo didesnis šis vidinis paviršius, tuo aktyviau vyksta difuzija.

Beveik visi sausumos stuburiniai gyvūnai kvėpuoja plaučiais. ropliai, paukščiai, kai kurie sausumos bestuburiai – vorai, skorpionai, plaučių moliuskai ir kai kurie vandens gyvūnai – plaučių žuvys. Oras pro jį patenka į plaučius Kvėpavimo takai.

Žinduolių plaučiai

roplių plaučiai

Paukščių kvėpavimo sistema

Gyvūnų kvėpavimas priklauso nuo jų gyvenimo būdo ir atliekamas naudojant odą, trachėją, žiaunas ir plaučius.

Kvėpavimo sistema – organų rinkinys, pernešantis orą ar vandenį, kuriame yra deguonies, ir dujų mainams tarp kūno ir aplinkos.

Kvėpavimo organai vystosi kaip išorinio dangalo arba žarnyno trakto sienelių ataugos. Kvėpavimo sistema apima kvėpavimo takus ir dujų mainų organus. Stuburiniai gyvūnai Kvėpavimo takai – nosies ertmė, gerklos, trachėja, bronchai ; a Kvėpavimo sistema -plaučiai .

Lyginamosios kvėpavimo organų charakteristikos.

Kvėpavimo sistemos funkcijos:

Deguonies tiekimas į organizmo ląsteles ir anglies dioksido pašalinimas iš organizmo ląstelių bei dujų mainai(pagrindinė funkcija).

Kūno temperatūros reguliavimas(kadangi vanduo gali išgaruoti per plaučių ir kvėpavimo takų paviršių)

Įeinančio oro valymas ir dezinfekavimas(nosies gleivės)

Klausimai savikontrolei.

Lyginamosios gyvūnų kvėpavimo organų charakteristikos.

Kokie gyvūnai kvėpuoja žiaunomis, sužinosite iš šio straipsnio.

Kokie gyvūnai kvėpuoja žiaunomis?

Žuvys kvėpuoja žiaunomis, daugelis vandens bestuburių (pavyzdžiui, daugiašakis kirminas, miežių moliuskas, branchipus branchipus, gegužinės lerva) ir kai kurios lervos varliagyviai (pavyzdžiui, buožgalviai).

Kas yra žiaunos?

Žiaunos yra gyvūno kūno atauga, su kuria jie kvėpuoja vandeniu. Jie yra siūlai, išsišakoję tarpusavyje ir yra aprūpinti kraujagyslių tinkleliu. Žiaunos neturi jokių raumenų. Pastebėtina, kad žiaunomis kvėpuoja visi vandens gyvūnai – žuvys, bestuburiai ir kai kurių rūšių varliagyvių lervos, kirminai, dygiaodžiai.

Kokie jūrų gyvūnai kvėpuoja žiaunomis?

Verta paminėti, kad yra dviejų tipų žiaunos:

• kraujo žiaunos

Tai plonasienės ataugos su labai išsišakojusiu kraujagyslių ir kraujo plazmos kapiliariniu tinklu. Jie skirti deguoniui išgauti iš vandens. Kvėpuoja tokiomis žiaunomis plaukiojantis vabalas, žuvys, moliuskai, vėžiagyviai, kai kurie žinduoliai. Taip pat jūrų arklys kvėpuoja tokio tipo žiaunomis.

• Trachėjos žiaunos.

Tai plonasienės paprastos arba išsišakojusios ataugos, esančios ant skirtingos dalys kūnus ir juose yra ploni trachėjos kamienai arba išsišakojęs trachėjos kapiliarų tinklas. Žiaunų viduje yra dujinis deguonis, gaunamas iš vandens.

Daugelis žmonių stebisi – ar banginiai ir rykliai kvėpuoja žiaunų pagalba? Stengsimės atsakyti.

Teiginys, kad banginis kvėpuoja žiaunomis, nėra visiškai teisingas. Iš karto pastebime, kad banginis yra didelis jūrų žinduoliai kuris kvėpuoja plaučiais. Ne žiaunomis, o plaučiais, išpučiant purslų fontaną iškvėpiant, plaukiant iki vandens paviršiaus. Tačiau ankstyvosiose embriogenezės stadijose jis turi žiaunų, kurios išnyksta asmeniui senstant.

Kvėpavimasįvardykite bent du tarpusavyje susijusius, bet skirtingus procesus. Kvėpavimas biocheminiu požiūriu yra organinių junginių (pirmiausia angliavandenių) skilimo procesas heterotrofais į paprastesnes molekules (bendruoju atveju CO 2 ir H 2 O), išsiskiriantis. būtinas organizmui energijos (kuri kaupiama ATP – adenozino trifosfato pavidalu). Cheminiu požiūriu šis procesas yra panašus į skilimą ir degimą, o organinėms medžiagoms oksiduoti paprastai reikalingas molekulinio deguonies dalyvavimas. Tiesa, anaerobinis organinių medžiagų skilimas (jo kai kurie organizmai ir audiniai naudojasi, kai trūksta deguonies) dar vadinamas kvėpavimu.

Kvėpavimas fiziologijos (ir ekologijos) požiūriu yra tik molekulinio deguonies (reikalingo maistui oksiduotis) pasisavinimo organizme ir ląstelėse bei anglies dioksido (susidaro oksiduojantis maistui) išsiskyrimo procesas.

Kiekybiškai organizmo kvėpavimas (abiem prasmėmis) yra tiesiogiai susijęs su mityba, tarnauja tam pačiam cheminė reakcija organinių medžiagų oksidacija iki CO 2 ir H 2 O. Visų šių procesų derinys vadinamas metabolizmu - medžiagų apykaitą .

Metabolizmas ir jo greitis

Metabolizmo ir energijos greitis organizme (arba populiacijoje) daugeliu atžvilgių yra labai svarbi charakteristika. Įprasta tai išreikšti kalorijomis per laiko vienetą, kartais deguonies suvartojimo greičiu. Bet kuriuo atveju reikia suprasti, kad medžiagų apykaitos greitis yra proporcingas tiek maisto suvartojimo greičiui, tiek deguonies poreikiui ir iš esmės atspindi organizmo vaidmenį jo ekosistemoje. Išmatų išsiskyrimo greitis priklauso ir nuo metabolizmo greičio (bet ne tiesiogiai, nes skirtingų gyvūnų skirtingų maisto produktų pasisavinimo efektyvumas yra skirtingas). Tas pats medžiagų apykaitos greitis priklauso nuo gyvūno kūno svorio, bet ne tiesiogiai (kaip gali atrodyti), o šiek tiek sudėtingas – galios rodiklis yra maždaug 0,75. Kitaip tariant, gyvūno masei padidėjus 10 000 kartų (keturiais dydžiais), jo medžiagų apykaitos greitis padidės tik 1000 kartų (trimis eilėmis). Mažų gyvūnų medžiagų apykaita santykinai greitesnė nei didelių – todėl tona pelių (kurių vidutinis kūno svoris, pavyzdžiui, 50 gramų) suėda ir išskiria daug daugiau medžiagų nei tona dramblių (tiksliau, penktadalis penkias tonas sveriantis dramblys). Jei prisiminsime vabzdžius (kurių vidutinis svoris yra miligramai) ir bakterijas (kurių kūno svoris yra apie 10–12 gramų), tada paaiškėja, kad tai yra maži organizmai, kurie per save perduoda pagrindinį medžiagos ir energijos srautą; didieji dažniausiai kaupia savyje.

Tai yra esminis skirtumas tarp vartotojų ir skaidytojų. Vartotojai yra gana dideli gyvūnai, kurių medžiagų apykaita lėta, sukaupiantys didelę biomasę ir sukeliantys (kartu su gamintojais) struktūrinę ekosistemų įvairovę. Mes juos matome. O skaidytojai – tai labai greitos apykaitos mikroorganizmai, kurie, turėdami santykinai nedidelę biomasę, prasiskverbia pro save ir suskaido didžiąją dalį organinių medžiagų bei užtikrina heterotrofų funkciją ekosistemose. Jie praktiškai nematomi – yra tik jų veiklos produktai.

Akivaizdu, kad medžiagų apykaitos greitis priklauso nuo daugelio kitų veiksnių. Šaltakraujams organizmuose jis siejamas su temperatūra – kuo šilčiau, tuo greitesnis apsikeitimas. Jis taip pat susijęs su šiltakraujai gyvūnais, tačiau atvirkščiai – kuo šalčiau, tuo daugiau energijos jie pagamina ir išleidžia savo atšilimui. Apskritai šiltakraujų gyvūnų medžiagų apykaitos greitis yra kelis kartus didesnis nei šaltakraujų. Judrūs gyvūnai išeikvoja daugiau energijos nei sėslūs, raumeningi daugiau nei vandeningi ir riebūs, jauni ir augantys daugiau nei seni ir pan. Norint tiesiogiai nustatyti organizmo medžiagų apykaitos greitį, reikia atsižvelgti arba į jo mitybos greitį ir maisto kaloringumą, arba į deguonies pasisavinimo greitį; dažniau jie naudoja paruoštas empiriškai išvestas formules su savo koeficientais kiekvienai gyvūnų grupei, rūšiai:

Keitimasis, ml O 2 / val. = Skaičius * Kūno svoris 0,75, g * Grupei būdingas koeficientas.

Ekologijoje vietoj gausos naudojamas gyventojų tankis, o mainai skaičiuojami dugno ploto arba vandens tūrio vienetui. Šios lygties koeficientas bestuburiams paprastai yra artimas 0,1, žuvims – iki 0,3, šiltakraujams stuburiniams – iki 1. Galios koeficientas taip pat 0,75 colio skirtingos grupės kirvis skiriasi, bet silpnai - maždaug nuo 0,7 iki 0,8.

Jei reikia konvertuoti skaičiavimus į kalorijas, pasinaudokite šiomis žiniomis: Deguonies tankis yra 1,43 mg/ml; 1 mg sunaudoto deguonies prilygsta 3,4 cal išsiskyrimui. Todėl 1 ml O 2 \u003d 4,86 ​​kalorijos.

Šio skaičiavimo nereikėtų painioti su energijos, išsiskiriančios vienam suvartoto maisto vienetui, skaičiavimu. Pagrindinė informacija yra. Angliavandeniai ir baltymai vienodai suvartoja deguonį ir suteikia 4,2–4,3 kcal/gramui skaidomų medžiagų. Riebalai yra maždaug dvigubai energingesni ir suteikia apie 9,4 kcal/gramą; atitinkamai jų oksidacijai reikia daugiau deguonies.

Įdomu tai, kad organinių medžiagų oksidacijos greitis ląstelėse yra tiesiogiai susijęs su jose ištirpusio deguonies koncentracija. Ši koncentracija negali būti labai didelė, nes deguonies tirpumas vandenyje (taip pat kraujo plazmoje ir net ląstelių citoplazmoje) yra mažas ir maždaug lygus 10 mg / l esant 15 ° (apie 15 esant 0 ° ir apie 7,5 - esant 30 °). Galbūt, jei deguonis geriau tirptų vandenyje, visa gyvybė Žemėje tekėtų greičiau...

Pagalbinių kvėpavimo priemonių apžvalga

Paprastai dujų mainams (ištirpusio deguonies absorbcijai ir anglies dioksido išsiskyrimui) vandens bestuburiai naudoja visą kūno paviršių, kuris neturi tankių nepralaidžių dangų. Primityviausi (kaip ir visi labai maži) gyvūnai yra Nr kvėpavimo sistemos Neturi.

Deguonies difuzijos vandenyje greitis yra toks, kad esant grynai odai dujų mainams, ląstelės, kurios yra ne toliau kaip 1 milimetras nuo dujų mainų paviršiaus, gali normaliai funkcionuoti; atitinkamai gyvūno storis kvėpuojant oda neturi viršyti 2 mm. Padidėjus organizmui, padidėjus apsauginėms dangoms, o taip pat mažėjant vandenyje ištirpusio deguonies koncentracijai, odos dujų apykaita ima nepakankama, todėl atsiranda būtinybė plėtoti papildomas adaptacijas. Pagrindinės iš jų yra: specialių kvėpavimo organų (žiaunų), žiaunų plovimo sistemų, deguonies kaupimo ir transportavimo organizme sistemų, gyvenimo deguonies turtinguose vandenyse, perėjimo prie oro kvėpavimo kūrimo.

Žiaunos

Žiaunos yra visos gyvūnų kūno ataugos, naudojamos kvėpuoti vandeniu. Paprastai tai skirtingos rūšies skiltelės, žiedlapiai, šakotos gijos ir tt, beveik visada plonasienės, praktiškai be raumenų, bet turinčios didelį išorinį paviršių ir iš vidaus su tankiu kraujagyslių tinklu. Kartais (ypač labai judrių organizmų – žuvų, aukštesniųjų vėžiagyvių) žiaunos būna gana kompaktiškos ir pašalinamos po apsauginiais įtaisais, kad nepažeistų bendrų kūno kontūrų; sėsliems ir sėsliems gyvūnams, priešingai, jie gali sudaryti vešlius tankus. Dažnai žiauniniai organai atlieka ir kitas funkcijas – maisto gaudymą (daugelyje filtrų šėryklių – dvigeldžių, brachiopojų, sėslių daugiasluoksnių), jonų mainų su aplinka ir osmoreguliacijos (daugumos gėlavandenių gyvūnų). Apskritai žiaunų išsivystymas leidžia kelis kartus, o kartais ir keliasdešimt kartų padidinti kvėpavimo takų paviršių. Dauguma gyvūnų, sveriančių daugiau nei 10 mg, turi žiaunas; daugumą mažesnių valdo bendra odos dujų mainai. Kita vertus, sveriantiems daugiau nei 1 gramą vien tik žiaunų išsivystymo dažnai nepakanka, o gyvūnai sukuria papildomas priemones kvėpavimo dažniui padidinti.

Oro kvėpavimas

Perėjimas prie kvėpavimo su atmosferos deguonimi leidžia visiškai atsikratyti vandens kokybės problemos. Tai nepamainomas būdas užpelkėjusių ir pūvančių supuvusiu vandeniu tvenkinių gyventojams. Tačiau kvėpuojant oru reikia periodiškai patekti į vandens paviršių, o tai patogu gyvenant sekliame telkinyje, ar šalia paviršiaus (o ypač pakrantės pakraštyje) didesniame; daugumoje didelių vandens telkinių bendrijų gyvūnams tokia galimybė atimta. Be to, plaučių kvėpavimo įgijimas yra sudėtinga evoliucinė transformacija, kurią pasiekia tik kelios kažkada nusileidusių gyvūnų grupės (iš kurių kai kurie vabzdžiai, vorai, plaučių moliuskai, aukštesniosios dėlės, varliagyviai ir banginių šeimos gyvūnai grįžo į vandenį; jie vadinami antriniais vandens gyvūnai).

anaerobinis metabolizmas

Kadangi manoma, kad gyvybė atsirado praktiškai beanoksinėje aplinkoje, pradinis gyvūnų metabolizmo kelias yra anaerobinis, ty dalinis organinių medžiagų skilimas nedalyvaujant deguoniui. Dažniausias anaerobinis procesas yra glikolizė , kuriame gliukozės molekulė per kelis etapus fermentų suskaidoma į dvi pieno rūgšties molekules, susidarant dviem ATP molekulėms (visiškai oksiduojant gliukozę deguonimi į anglies dioksidą, gaunamos 36 ATP molekulės). Visais atvejais ir visuose organizmuose glikolizė vyksta prieš aerobinį angliavandenių skaidymą; jam būdingas didelis srautas ir, intensyviai dirbant daugeliui raumenų, būtent jis suteikia pagrindinę energiją. Jis turi du trūkumus: mažas efektyvumas (beveik 20 kartų mažesnis nei visiškai suskaidžius gliukozę į Krebso ciklas ) ir greitas kenksmingos pieno rūgšties kaupimasis audiniuose. Todėl aerobiniuose organizmuose anaerobinis organizmas leidžiamas tik esant kritinei situacijai ir už trumpam laikui. Mikroorganizmai, nuolat gyvenantys aplinkoje, kurioje nėra deguonies (pavyzdžiui, dumblo storyje rezervuarų dugne), yra kitas dalykas. Jie neturi galimybių, veikia glikolizės būdu, o pieno rūgštis patenka į aplinką. Deguonis jiems yra nuodingas, o jų aplinkos aeracija sukelia greitą bendrijų pasikeitimą į aerobines. Be glikolizės, žinomi dar keli biocheminiai anaerobinio metabolizmo variantai, kurių vienai gliukozei tenka nuo 2 iki 6 ATP molekulių. Visi jie randami mikroorganizmuose, o kai kuriuos naudoja ir nemažai bestuburių.

Įvairių gyvūnų grupių kvėpavimo organų apžvalga

Kempinės, koelenteratai, plokščiosios kirmėlės, nematodai

Kempinės, koelenteratai, plokščiųjų kirmėlių, nematodai – neturi specialių kvėpavimo organų (taip pat ir kraujotakos sistemos). Kai kurių iš šių sistemų galima atsisakyti dėl jų mažo dydžio ir plokštumo, o kitų - dėl to, kad kūno viduje yra didžiulė ertmių sistema, per kurią cirkuliuoja vanduo. Masyvi medūzų mezoglėja beveik visiškai sudaryta iš vandens ir sunaudoja labai mažai deguonies.

anelidai

Dauguma daugiau ar mažiau stambių daugiasluoksnių turi specialias šonines kūno ataugas – žiaunas; kartais jų funkciją atlieka parapodijos. Deguonies cirkuliaciją organizme užtikrina kraujotakos sistema. Kaip daugiau peržiūros ir kuo mažiau deguonies turtingoje aplinkoje jis gyvena, tuo galingesnė jo kraujotakos sistema ir žiaunų ataugos. Kai kuriose grupėse (pavyzdžiui, Tubificidae ir Lumbricidae oligochaetuose) jau atsiranda kvėpavimo pigmentų, tokių kaip hemoglobinas (nors žiaunų nėra).

vėžiagyvių

Dauguma moliuskų kvėpavimui naudoja įvairias žiaunas – kartais išsikišančias į išorę, bet dažniau daugiau ar mažiau pasislėpusias kūno raukšlėse. Tipiškiausia žiaunų vieta yra didžiulėje mantijos ertmėje, pripildytoje vandens, kur jos funkcionuoja be pavojaus būti nukąstos ir dažnai (ypač dvigeldžiai) derinti maisto gaudymo funkciją. Dažniausiai žiaunose yra ploni žiedlapiai, o tie, savo ruožtu, su blakstiena epiteliu, kuris užtikrina nuolatinį vandens srautą tarp žiedlapių. Deguonies transportavimo visame kūne funkciją atlieka kraujas. Sausumos ir antrinių vandens pilvakojų (Pulmonata poklasis), taip pat kai kuriose gėlavandenėse šukinėse žiaunose (pavyzdžiui, sraigėse) susiformavo oro kvėpavimo sistema - oro užpildyta mantijos ertmė, kuri veikia kaip plaučiai ir atsidaro į išorę. kvėpavimo anga.

Vėžiagyviai

Taip pat apskritai vandens grupė; dėl labai įvairaus dydžio išoriniai kvėpavimo organai taip pat skiriasi nuo gana didelių žiaunų siūlų kojų apačioje (dešimtakojai, dvikojai) iki specialių organų nebuvimo daugumoje mažų (0,5–2 mm) planktoninių Cladocera, Copepoda ir Ostracoda. Kraujotakos sistema dalyvauja deguonies paskirstyme organizme, tačiau mažuose atstovuose ji praktiškai nėra išvystyta.

Vabzdžiai

Juose yra oro kvėpavimo sistema – trachėjų (kietų chitininių vamzdelių, užpildytų oru) tinklas, kuris atsidaro į išorę rakinamais spirale. Deguonis cirkuliuoja per trachėją iš dalies jėga (vabzdžiai gali atlikti kvėpavimo judesius, kurie sukelia tam tikrą dujų judėjimą trachėjoje), bet daugiausia dėl tos pačios difuzijos. Ši aplinkybė iš dalies apriboja vabzdžių kūno dydį – jei trachėją padarysite labai ilgą, deguonis nespėja nutekėti į audinius. Kraujotakos sistema vabzdžiai yra netobuli ir neturi kvėpavimo funkcijos. Be to, vandens vabzdžių lervos (turinčios santykinai plonesnius ir pralaidesnius dangalus) efektyviai kvėpuoja visu kūno paviršiumi, o dažnai turi ir žiaunas – kvėpavimo takų ataugas, kur, norėdami gauti deguonies, patenka į trachėjos šakas. Todėl dauguma vandens lervų (nors ir ne visos) atsisakė tikrojo oro kvėpavimo, turi uždarą (be spiralių) trachėjos sistemą ir neišskrenda į vandens paviršių. Žiaunos ant kūno išsidėsčiusios įvairiai: pilvo šonuose (gegužinės muselės lervose, gegužinės muselės, raguolės, daugybės vabalų ir dvisparnių lervų), pilvo gale (lamžirgių homopterinių lervų lervose). ant krūtinės (daugelio akmenukų lervose) ir net specialioje pilvo ertmėje (skirtingų sparnuočių laumžirgių lervose). Kai kurios musių lervos, vandens blakės ir suaugusieji vandens vabalai palaikyti atvirą trachėjos sistemą ir kvėpuoti oru.

Žuvis

Jie turi gerai išsivysčiusias žiaunas, paslėptas po žiaunų gaubtais ir jomis nuplautas (išskyrus kremzlinės žuvys kurie pasiekia žiaunų paraudimą nuolatiniu judesiu). Kai kurios žuvys taip pat gali nuryti orą iš paviršiaus ir iš dalies užtikrinti dujų mainus su juo, žarnyne arba specialiai tam skirtoje ertmėje (pavyzdžiui, labirintuose ir plaučių žuvyse). Esant stipriam užšalimui vandens telkiniuose, beveik visos žuvys išplaukia į paviršių ir bando kvėpuoti oru.

žinduoliai

Jie turi beveik vien tik plautinį kvėpavimą, kurį išlaiko gyvendami vandenyje (kaip banginių šeimos gyvūnai ir irklakojai). Tai kiek apriboja jų užkariavimą jūroje (norint kvėpuoti reikia periodiškai išplaukti į paviršių), tačiau apsaugo nuo užšalimo (nors jūrose užšalimai vis dar itin reti).