Ako už vieme, všetky živé bytosti na svete sú nielen schopné, ale aj musíme dýchať. Zachovať život je niečo veľmi dôležité a bez ohľadu na to, či ste človek, obojživelník, zviera alebo rastlina, budete musieť tak či onak absorbovať kyslík.
Pľúcne dýchanie je stredná ktoré ľudia a tiež väčšina zvierat dostanú kyslík, ktorý potrebujú na pobyt So životom. Vdychujeme a vydychujeme plyny z prostredia nafukovaním pľúc. Fotosyntetické dýchanie poznáme z rastlín, ktoré po jeho vykonaní vytvárajú časť kyslíka, ktorý potrebujeme na život.
Kožné dýchanie je zatiaľ určené pre rôzne druhy obojživelníkov a krúžkovcov. Je známy ako proces, ktorým plyny prenikajú do vnútra pokožky a umožniť absorpciu kyslíkaV tomto príspevku sa dozvieme viac o tomto type dýchania; ktoré zvieratá alebo druhy ho môžu mať, ako funguje a aké sú jeho hlavné charakteristiky: kožné dýchanie.
Čo je vlastne kožné dýchanie?
Ako sme už spomínali, toto je druh dýchania cez pokožku, ktorý sa vyskytuje u väčšiny druhov obojživelníkov, annelidov a tiež niektorých ostnokožcov. Pre tento typ dýchania je dôležité odlíšiť pokožku tela, ktorá konfiguruje štruktúru dýchania. Pokožka, ktorá predstavuje prostriedok na výmenu plynov, musí byť tenká, dobre vlhká a zároveň musí byť zavlažovaná prostredím príslušného zvieraťa.
Táto výmena plynov, prostredníctvom ktorej k tomuto procesu dochádza, prebieha cez epidermu za predpokladu, že vonkajšia kutikula je správne navlhčená. Z fyziologického hľadiska je kožné dýchanie založené na procese difúzia plynov po gradienteKyslík prechádza z vonkajšieho prostredia (vody alebo vzduchu), kde je jeho koncentrácia vyššia, do krvi chudobnej na kyslík, zatiaľ čo oxid uhličitý absolvuje spätnú cestu.
Zvieratá, ktoré sú schopné dýchať kožou, zvyčajne žijú vo vlhkom prostredí alebo vo vodnom prostredí, pretože toto dýchanie bude účinné iba v týchto prostrediach.. Niektoré zvieratá, ktoré majú tento typ dýchania, sú medúzy, Sasanky, niektoré ropuchy a žaby, dážďovky a niekoľko ďalších. Vo všetkých týchto prípadoch koža funguje ako druh... veľký povrch vonkajších pľúc čo umožňuje výmenu plynov bez zložitých vnútorných štruktúr.
V biológii sa kožné dýchanie považuje za prebiehajúce, keď:
- Koža slúži ako primárny alebo doplnkový povrch. výmeny kyslíka a oxidu uhličitého.
- Existuje a hustá sieť krvných kapilár bezprostredne pod epidermou.
- Integument je prispôsobený tak, aby zostal trvalo mokrýdokonca aj vo vzdušnom prostredí.
Ako sa vykonáva dýchanie pokožkou?
Kožné dýchanie je spolu so žiabrovým, tracheálnym a pľúcnym dýchaním jedným zo štyroch druhov dýchania, ktoré si môžu zvieratá vyvinúť. Tento dych sa vydáva v okamihu, keď plynná výmena prebieha prostredníctvom pokožky alebo určitých oblastí, ako sú ústne dutiny alebo vnútorné dutiny, ktoré po naplnení vodou tvoria takzvané vodné pľúca.
Základný mechanizmus je podobný takmer vo všetkých skupinách:
- Kyslík sa rozpúšťa ako prvý v film vody alebo hlienu ktorá pokrýva pokožku.
- Odvtedy cez ten film prešiel kyslík tenká škrupina jednoduchou difúziou.
- Po vstupe do kapilár je kyslík transportovaný... krv alebo hemolymfa voči všetkým tkanivám.
- Oxid uhličitý produkovaný bunkami putuje opačnou cestou a vystupuje do prostredia cez ten istý povrch kože.
Keď obojživelníci prejdú štádiom pulca, majú schopnosť dýchať pod vodou žiabrami, ktoré vlastnia iba počas tejto fázy svojho vývoja.
Keď už majú vyzreté žiabre začnú miznúť a obojživelníkom sa vyvinú pľúca, ktoré im umožňujú dýchať na pevnine. Napriek tomu sú schopné vykonávať kožné dýchanie, pretože majú veľmi tenkú epidermis a dermu, ktorá je dobre vaskularizovaná a ktorý im umožňuje prenášať kyslík do celého tela krvou.
Dospelé obojživelníky kombinujú niekoľko foriem dýchania: branchiálne v larválnom štádiu, pľúcne, kožné a v niektorých prípadoch orofaryngeálneOrofaryngeálne dýchanie prebieha v ústnej dutine a hltane, kde silne vaskularizovaná membrána umožňuje výmenu malého množstva plynov, keď zviera drží vzduch v ústach.
U mnohých žiab a mlokov funguje kožné dýchanie ako doplnok k pľúcam. Keď sú v veľmi vlhké alebo ponorené prostredieKoža môže prispievať významnou časťou celkového kyslíka, zatiaľ čo v suchých oblastiach sa viac spolieha na pľúcne dýchanie, aby sa predišlo dehydratácii kože.
V iných skupinách, ako sú napríklad annelidy alebo niektoré ostnatokožce, je kožné dýchanie prakticky jediným spôsobom dýchania. jedinečný dýchací mechanizmus ktoré majú, keďže im chýbajú diferencované pľúca alebo žiabre. U týchto zvierat celé ich telo funguje ako dýchací orgán.
Faktory potrebné pre účinné kožné dýchanie
Aby sa tento proces mohol vykonávať efektívne, je dôležité, aby zviera malo priepustnú a tenkú pokožku, ktorá umožňuje prístup kyslíka do tela krvou. Ľudia a väčšina zvierat nie je schopná vykonávať tento typ dýchania pretože ich pokožka je oveľa hrubšia, ako sa vyžaduje, a v niektorých prípadoch príliš drsná na dosiahnutie kožného dýchania.
Koža zvieraťa musí mať veľkú časť povrchu v kontakte s vonkajšou stranou a nízku metabolickú aktivitu. Na základe toho má pokožka u niektorých obojživelníkov malé vrásky, ktoré im umožňujú zväčšiť exponovaný povrch s cieľom efektívnejšej výmeny plynov.
Pokiaľ hovoríme o prípade obojživelníkov, kožné dýchanie pokrýva iba 2% prijatého kyslíka, ktorý je produkovaný, zatiaľ čo v prípade netopierov, chiropteranov, toto dýchanie pokrýva 20% prijatého kyslíka, pretože jeho pokožka je pomerne rozsiahla a tenký a pokrýva hrudné končatiny, preto sa maximalizuje množstvo exponovanej kože.
Zaujímavým faktom je, že u väčšiny zvierat, ktoré majú tento typ dýchania, sa vyskytuje ako súčasť dvoch dychov. Ako v prípade obojživelníky a netopiere, že aj keď môžu vykonávať kožné dýchanie, majú aj pľúcne dýchanie.
Ak zhrnieme základné podmienky pre vznik kožného dýchania, môžeme zdôrazniť:
- Veľmi tenká kožaAk je koža hrubá, cesta kyslíka do kapilár je príliš dlhá a difúzia je výrazne znížená.
- Dobrý krvný obehPrítomnosť kapilár tesne pod povrchom kože je nevyhnutná pre rýchle zachytenie dostupného kyslíka.
- stála vlhkosťBez vody pokrývajúcej ich pokožku sa kyslík nemôže rozpustiť a difúzia sa stáva neefektívnou. Preto musia tieto zvieratá žiť vo vlhkom alebo vodnom prostredí.
- Nízka rýchlosť metabolizmuČím nižšia je spotreba kyslíka tkanivami, tým je životaschopnejšie spoliehať sa na relatívne obmedzený dýchací povrch, ako je koža.
Okrem toho mnohé zvieratá, ktoré dýchajú kožou, vykazujú špecifické správanie, ktoré tento mechanizmus podporuje: vyhýbajú sa priamemu slnečnému žiareniu, vyhľadávajú vlhké oblasti, Zostávajú blízko vody alebo dokonca vylučujú hlien, aby udržali pokožku hydratovanú.
Dýchanie pokožky u rôznych druhov
Dnes existujú druhy, ktorým chýbajú pľúca, ale napriek tomu sú schopné dýchať týmto dýchaním. Zároveň existujú druhy, ktoré to berú ako doplnok k inému nádychu, pretože sú schopné vykonať oba, aby prežili. Teraz budeme vedieť, ako sa dýchanie pokožkou uskutočňuje u rôznych druhov.
Obojživelníky
U väčšiny obojživelníkov je pokožka prispôsobená na tento typ dýchania a veľa z nich nemajú pľúca ktoré im umožňujú dýchať iné druhy. Ak vezmeme napríklad ironicky tzv pulzujúci mlok Vidíme, že tomuto druhu obojživelníkov úplne chýbajú pľúca; je však uvedený ako najpočetnejší druh mloka na zemi.
Zatiaľ čo obojživelníky sú úplne ponorené do vody, dýchanie prebieha cez ich pokožku. Toto je porézna membrána pomocou ktorých sa môže vzduch šíriť a pohybovať sa z krvných ciev do všetkého, čo ich obklopuje.
Existujú aj prípady obojživelníkov, ktoré dýchajú žiabrami, ako aj existencia tzv púštne ropuchy ktorí majú suchú pokožku. V týchto prípadoch je tento typ dýchania nerealizovateľný.
Obojživelníky sa považujú za studenokrvné stavovce, ktoré sú závislé od teploty okolia. Na správne fungovanie potrebujú teplé alebo mierne prostredie. Najpozoruhodnejšie na nich je, že ich Typ dýchania sa mení počas celého života v dôsledku procesu metamorfózy.
V závislosti od skupiny nachádzame:
- Anura (bezchvostá)Žaby a ropuchy. Majú hladkú alebo mierne bradavičnatú kožu, veľmi priepustnú a v štádiu žubrienky prechádzajú z dýchania žiabrami na pľúcne a kožné dýchanie v dospelosti.
- Urodela (s chvostmi)Salamandre, mloky a axolotly. V mnohých prípadoch kombinujú pľúcne a kožné dýchanie a niektoré vodné druhy si zachovávajú vonkajšie žiabre počas celého života.
- Apódy (bez končatín)Caeciliáni alebo gymnofiáni. Majú predĺžené, červovité telo a vďaka vlhkej, silne prekrvenej pokožke sú silne závislé od kožného dýchania.
V rôznych životných štádiách obojživelníka sa kombinuje niekoľko typov dýchania:
- Vodné larválne štádiumPrevláda žiabrové dýchanie, rovnako ako u rýb, hoci sa na výmene plynov podieľa aj koža.
- Prechod k životu na súšiPočas metamorfózy sa vyvíjajú pľúca, žiabre sa zmenšujú alebo miznú a kožné dýchanie sa stáva nevyhnutným pre podporu.
- Suchozemský alebo polovodný dospelý jedinecVäčšina bezsrstých vtákov a mnoho salamandier používa pľúcne, kožné a v niektorých prípadoch orofaryngeálne dýchanie. Ich pľúca sú relatívne malé, takže koža kompenzuje nedostatočnú dýchaciu kapacitu.
Keď je dospelý obojživelník vo vode, väčšina výmeny plynov prebieha cez jeho kožu. Naproti tomu na súši... strieda sa pľúcne a kožné dýchanie v závislosti od stupňa okolitej vlhkosti. Táto kombinácia mechanizmov mu umožňuje prežiť vo vodnom aj suchozemskom prostredí.
Cicavce
Cicavce sú všeobecne endotermné druhy, tiež známe ako teplokrvné. Tieto zvieratá majú vyššiu metabolickú kapacitu ako zvieratá chladnokrvné.
Rovnako aj pokožka týchto zvierat, ako už bolo spomenuté, je pomerne tvrdým orgánom a v niekoľkých prípadoch mastnou, čo neumožňuje, u väčšiny cicavcov, kožný dych je životaschopný. Existujú však aj takí, ktorí sú schopní to uskutočniť, ale v skutočnosti tvoria malé percento populácie.
Netopiere sú schopní prijať 20% kyslíka potrebného na prežitie cez kožu, zatiaľ čo ľudia sú schopní absorbovať iba 1% kyslíka potrebného pre ich prežitie, čo by im nedovolilo prežiť iba s týmto typom dýchania .
U netopierov slúži membrána krídel ako veľký dýchací povrch. Táto koža je veľmi tenké, silne vaskularizované a je priamo vystavená vzduchu, takže sa môže významne podieľať na výmene plynov. Napriek tomu primárne dýchanie zostáva pľúcne.
U ľudí a iných cicavcov je funkcia kože primárne ochranná, regulačná a senzorická. Prítomnosť keratín, podkožný tuk a u mnohých druhov husté vlasy To má za následok minimálnu difúziu plynov a dýchací systém nemožno považovať za funkčný.
plazy
Pretože ich pokožka je takmer celá tvorená šupinami, schopnosť plazov vykonávať tento typ dýchania je výrazne znížená. Avšak medzi váhami môže dôjsť k akejsi výmene plynov, alebo v tých oblastiach, kde je hustota šupín nižšia.
V týchto obdobiach zimného spánku pod vodou sú niektoré korytnačky závislé od dýchania kože okolo kloaky, aby prežili toto obdobie.
Niektoré morské hady sú schopné výmeny plynov cez kožu, pričom absorbujú približne 30 % kyslíka, ktorý ich telo potrebuje na prežitie. To sa pre nich stáva kľúčovým, ak sa musia ponoriť. Môžu to dosiahnuť znížením množstva krvi prúdiacej do pľúc a jej nasmerovaním do kapilár v koži.
Vo všeobecnosti plazy dýchajú prevažne pľúcami, ale tieto príklady ukazujú, ako v špeciálnych situáciách, ako napríklad dlhodobé ponory alebo hibernáciaNiektoré druhy si vyvinuli lokalizované kožné adaptácie, ktoré dopĺňajú funkciu pľúc.
ryby
Tento typ dýchania si tiež nachádza miesto v rôznych druhoch rýb po celom svete, či už morských alebo sladkovodných. Pokiaľ ide o dýchanie, ako už vieme, ryby si vyžadujú výlučne použitie svojich žiabrov. Existujú však niektoré ryby, ktoré sú schopné vykonať toto dýchanie a ktoré môžu medzi sebou absorbovať 5 a 50 percent kyslíka, ktoré potrebujú na prežitie cez kožu. To všetko samozrejme bude závisieť od typu prostredia, teploty a predmetných rýb.
Napríklad pre ryby, ktoré berú kyslík zo vzduchu, je veľmi dôležité dobre vykonané dýchanie pokožky. U týchto druhov sa môže stať vzduch, ktorý je absorbovaný cez pokožku 50% z toho, čo je potrebné k životu. U tohto druhu sú známe skokové a koralové ryby.
U rýb, ktoré dýchajú prevažne vo vode, môže koža dopĺňať funkciu žiabrov, najmä v oblastiach s nízkym obsahom rozpusteného kyslíka. U rýb s obojživelnými návykmi, ako sú niektoré skákajúce ryby, ktoré sa dokážu pohybovať na súši Pre druhy, ktoré prijímajú kyslík zo vzduchu, sa vlhká, silne prekrvená koža stáva životne dôležitou cestou pre udržanie výmeny plynov, keď žiabre nemôžu fungovať optimálne.
Ostnokožce
V tejto oblasti nájdeme morské ježky, ktoré patria do tejto čeľade a nachádzajú sa v hlbinách. Majú početné ihly, ktoré sú ich prostriedky obrany proti predátorom a sú schopné dýchať žiabrami a tiež ich pokožkou.
Rovnako tak môžu toto dýchanie vykonávať aj morské uhorky. Aj keď niektoré z nich majú niektoré trubice, ktoré im umožňujú dýchať a sú blízko ku konečníku, sú tiež schopné dýchať pokožkou.
Ostnatokožce sú morské bezstavovce s vápenatou vnútornou kostrou a radiálnou symetriou. U mnohých z nich sa kyslík absorbuje cez povrch tela a malé dermálne výbežky ktoré fungujú ako kožné žiabre. Kožné dýchanie je integrované s jeho vodným cievnym systémom, čo umožňuje cirkuláciu vody bohatej na kyslík a výmenu plynov.
Annelids
Hoci sa v úvodnom texte spomínajú všeobecne, annelidy patria medzi skupiny, v ktorých je kožné dýchanie najrozvinutejšie. Annelidy sú mäkkotelové, segmentované bezstavovce, ako sú dážďovky a pijavice. Nemajú pľúca ani zložité dýchacie štruktúryPreto sú takmer výlučne závislé od výmeny plynov cez kožu.
Jeho obal je pokrytý tenkou vrstvou vrstva hlienu produkovaného žľazamiVďaka tomu sa udržiava potrebná vlhkosť na rozpustenie kyslíka a jeho difúziu do početných povrchových ciev. Táto konštrukcia pokožky umožňuje druhom, ako sú dážďovky, absorbovať kyslík zo vzduchu aj z pôdnej vody, za predpokladu, že je dostatočne vlhká.
V rámci annelidov sa rozlišujú:
- Morské mnohoštetinatkyVäčšinou žijú vo vode, kožné dýchanie si môžu dopĺňať žiabrovými štruktúrami, ale veľká časť výmeny plynov prebieha aj cez povrch tela.
- Suchozemské a sladkovodné máloštetinatceRovnako ako dážďovky, aj tie sú takmer výlučne závislé od kožného dýchania a potrebujú vlhkú pôdu, aby sa vyhli vysychaniu.
- HirudineaPijavice a príbuzné druhy, ktoré môžu byť sladkovodné, morské alebo suchozemské, tiež vykonávajú výmenu plynov cez kutikulu, ktorá pokrýva celé ich telo.
Insectos
Keď hovoríme o hmyze, môžeme povedať, že hoci je výmena plynu štedrá, nie je to jediný spôsob, ako nájsť svoje živobytie. Väčšina hmyz absorbuje potrebný kyslík a uvoľňuje oxid uhličitý cez tkanivo nazývané kutikula, ktoré sa nachádza v najvzdialenejšej časti epidermy bezstavovcov.
Existuje niekoľko skupín hmyzu, ktoré potrebujú toto dýchanie na prenos hemolymfy do tela, pretože nemajú definovaný dýchací systém. Hemolymfa je podobná krvi, ktorú má hmyz.
Väčšina suchozemského hmyzu používa priedušnicový systém na uskutočnenie toho, čo by bolo pri ich dýchaní. Pre vodný, polovodný alebo endoparazitický hmyz je však nanajvýš dôležité dýchanie pokožkou, pretože nedokáže absorbovať potrebný kyslík cez priedušnicu.
V týchto špeciálnych prípadoch, priama difúzia plynov cez kutikuluCez veľmi tenké a priepustné štruktúry sa do hemolymfy, ktorá obmýva tkanivá, dostáva dostatok kyslíka. Táto adaptácia je bežná u ponorených lariev, vnútorných parazitov a malého hmyzu, ktorý obýva vodné vrstvy.
Konkrétne príklady zvierat s kožným dýchaním
Pre lepšie pochopenie rozsahu tohto typu dýchania je užitočné zvážiť niekoľko príkladov, kde koža zohráva vedúcu úlohu pri výmene plynov:
- Mäkkýše s doplnkovým kožným dýchanímHoci mnoho mäkkýšov má žiabre a dobre vyvinutý dýchací systém, u niektorých sú žiabre výrazne redukované alebo upravené. V týchto prípadoch dochádza k výmene plynov prevažne na povrchu tela a plášti, ktoré fungujú ako ďalšia dýchacia zóna.
- Hviezdicovité (ostnatokožec)V svetových oceánoch sú rozšírené tisíce druhov. Ich ramená, ktoré vychádzajú z centrálneho disku, sú pokryté malými dermálnymi štruktúrami, cez ktoré dochádza k difúzii kyslíka. Zachytávajú kyslík z vody priamou difúziou do svojich povrchových tkanív.
- Žaba (obojživelník)Spolu s ropuchami patrí do skupiny bezsrstých. Sú to veľmi obratné zvieratá s dlhými zadnými nohami na skákanie a hladkou, vlhkou pokožkou. Ako žubrienky dýchajú žiabrami a ako dospelé jedince dýchajú pľúcami. Neustále však kombinujú pľúcne dýchanie s kožným dýchaním, najmä keď sú vo vode alebo vo veľmi vlhkom prostredí.
- Morský ježko (ostnatokožec)Vďaka svojmu guľovitému telu pokrytému pohyblivými ostňami žije na morskom dne. Hoci mnohé druhy dýchajú prevažne žiabrami, u iných sa na výmene plynov podieľa aj integument, ktorý integruje žiabrové a kožné dýchanie.
- Dážďovka (oligochaete annelid)Kyslík sa rozpúšťa v hliene, ktorý pokrýva pokožku, a preniká cez jej tenkú vrstvu. Kapiláry zachytávajú tento kyslík a transportujú ho do buniek; oxid uhličitý následne opúšťa bunky a je vylučovaný tými istými kapilárami smerom von, vždy cez kožu.
- Pijavica (hirudínsky annelid)Tieto červy, ktoré môžu dosiahnuť dĺžku niekoľko desiatok centimetrov, žijú prevažne v sladkovodných riekach a živia sa krvou. Nemajú samostatný dýchací systém, takže výmena plynov prebieha výlučne cez tenkú vonkajšiu kutikulu.
- Ropucha (obojživelník)Sú robustnejšie ako žaby, majú zrnitú kožu a jedovaté žľazy a pohybujú sa chôdzou alebo skákaním. Ich dýchanie kombinuje žiabrovú fázu, keď sú žubrienkami, pľúcnu fázu u dospelých jedincov a neustály prísun kožného dýchania, ktorý je kľúčový počas ich života vo vlhkom prostredí.
Ak spojíme všetky vyššie uvedené skutočnosti, vidíme, že kožné dýchanie sa vyskytuje u veľmi rozmanitých skupín: annelidy, obojživelníky, ostnatokožce, niektoré ryby, určité plazy a dokonca aj malá časť cicavcov. Hoci základným mechanizmom je vždy difúzia plynov cez vlhký a dobre zavlažovaný integumentKaždá skupina si upravila štruktúru pokožky a životný štýl, aby naplno využila tento úžasný spôsob dýchania.
Záver
Mnohokrát môžeme nájsť v živobytí okolo nás rôzne spôsoby, ako musia prežiť rôzni obyvatelia spomínaných prostriedkov. Od lietania, chôdze, poľovníctva alebo vegetariánstva až po dýchanie pľúcami alebo cez kožu.
Tam pôsobivé rozdiely po celom svete ktoré môžeme nájsť v rôznych druhoch. V tomto prípade hovoríme o dýchaní, ktoré je jednou z najdôležitejších vecí, ktoré musíme žiť, a samozrejme najpálčivejšou.
Vidieť, ako existujú rôzne druhy, ktoré takým či oným spôsobom dokázali zostať nažive, nám hovorí, že evolúcia je možná a že možno v blízkej budúcnosti budú ľudia schopní získať niektoré z týchto tajomstiev alebo získať zručnosti, ktoré nám umožnia väčšie prežitie. Stále je toho veľa, čo sa môžeme naučiť od zvierat a ich prispôsobivosť a kožné dýchanie je fascinujúcim príkladom toho, ako život využíva dokonca aj pokožku ako spôsob získavania kyslíka nevyhnutného pre pokračujúcu existenciu.