Elpošanas darbība ir kopīga visām dzīvajām būtnēm, jo šī gāzu apmaiņa starp vidi un pašu ķermeni ļauj dzīvībai. Runājot par elpošanu, tiek izšķirti vairāki veidi, daži ļoti tālu no tipiskā plaušu mehānisma. Piemēram, dzīvniekiem var minēt trahejas elpošanu.
Šis elpošanas veids nav ļoti labi zināms, un tomēr tas ir viens no visizplatītākajiem dzīvnieku valstībā, jo to izmanto kukaiņi (citu bezmugurkaulnieku vidū). Tas ir raksturīgs ļoti maziem dzīvniekiem, jo tam ir savi ierobežojumi. Apskatīsim, no kā sastāv šī elpošanas sistēma, kā arī no tām daļām, kas to veido.
Kas ir trahejas elpošana dzīvniekiem?
Traheālā elpošana dzīvniekiem tiek veikta caur dažādām atverēm, kas atrodamas viņu ķermenī. Tiem, kas to praktizē, nav lielas elpošanas sistēmas, kā tas ir, elpojot caur plaušām, bet elpošanu var veikt pa to virsmu. Tas sniedz lielu priekšrocību, jo ievērojami atvieglo skābekļa nokļūšanu visās ķermeņa šūnās.
Runājot par maziem bezmugurkaulniekiem - vai tiem, kas atrodas mazas aktivitātes brīdī, kad skābekļa nepieciešamība ir mazāka -, šī gāze difūzijas ceļā iekļūs dzīvnieka organismā caur ādu. Mehānisms tiek uzskatīts par pasīvu sistēmu.
Gluži pretēji, ja bezmugurkaulnieks ir liels vai tam nepieciešams vairāk gaisa, piemēram, lidojot, dzīvniekam būs jāvēdina, lai gaiss nonāktu viņa ķermenī caur spirālēm (porām), kas atrodas viņu āda. Šī sistēma ir aktīva, atšķirībā no iepriekšējās.
Traheālā elpošanas sistēma dzīvniekiem
Lai labāk izprastu dzīvnieku trahejas elpošanas sistēmu, vislabāk ir zināt 3 pamatelementus, kas to veido, un tās misiju vai darbību. Sāksim to.
Pirmkārt, ir spirāles - sauktas arī par stigmas - apaļas poras, kurām ir vairāk nekā viena aizvēršanas sistēma un kuras var sadalīties dažādos veidos visā ķermenī. Caur tiem gaiss nonāk organismā.
Nākamais elements ir traheja, kas sastāv no dobas caurules, caur kuru iet gaiss. Visā trahejā ir audi, kas ir gāzu caurlaidīgi, un tiem var būt mazas kameras, kurās uzglabāt skābekli, kas ir patiešām noderīgs lidojumam.
Beidzot gaiss virzās lejup pa traheju līdz tās galam, no kuras rodas traheolas. Tie ir smalki zari, kas ļauj gāzēm transportēt uz ķermeņa šūnām.
Gāzes apmaiņa trahejas elpošanā
Posmkāju elpošana ar traheju, starp kurām ir arī kukaiņi, daudzos gadījumos ir pārtraukts mehānisms. Tas nozīmē, ka poras, caur kurām šīs būtnes elpo, ir aizvērtas, tāpēc tikai traheolārajā sistēmā esošais gaiss saskarsies ar gāzu apmaiņu.
Protams, ierobežotais gaiss dzīvnieka iekšienē samazināsies, palielinoties oglekļa dioksīdam. Noteiktā brīdī spirāles sāk nepārtraukti atvērties un aizvērties, kas izraisa svārstību CO2 izdalīšanos. Tad tie pilnībā atvērsies, ļaujot pilnībā izplūst oglekļa dioksīdam un atgūt skābekli.
Trahejas elpošanas ierobežojumi
Galveno trahejas elpošanas ierobežojumu nosaka dzīvnieka ķermeņa izmērs, jo tam jābūt mazam. Tas ir tāpēc, ka lielu un spēcīgu orgānu, piemēram, plaušu, trūkums neļauj absorbēt lielu daudzumu skābekļa.
Līdz ar to, ja augtu kukaiņi vai citi trahejā elpojoši dzīvnieki, tie nevarētu iegūt visu dzīvošanai nepieciešamo gaisu un, iespējams, nomirtu. Vienīgais veids, kā izdzīvot, būtu, ja viņi dzīvotu atmosfērā, kur skābekļa daudzums ir lielāks.
Trahejas elpošanas adaptācijas ūdens kukaiņiem
Zemes kukaiņiem trahejas elpošana ir pavisam vienkārša. Bet kas notiek ar ūdens būtnēm, kas izmanto šo mehānismu? Viņi nevar ļaut savām spirālēm atvērties zem ūdens, jo šķidrums iekļūtu viņu ķermenī un daudzos gadījumos viņi nomirtu.
Atbilde ir ekspertu pētījumos, kas norāda uz dažādām struktūrām, kas dažiem ūdens bezmugurkaulniekiem ļauj apmainīties ar gāzēm ar vidi. Šīs ir galvenās.
Funkcionālas spirāles
Tie atrodas, piemēram, moskītu kāpuru organismā.Tās ir poras, kuras var atvērt vai aizvērt, atkarībā no nepieciešamības. Šajā konkrētajā piemērā kāpuri izceļ vēdera pēdējo daļu uz virsmas, atver poras šajā zonā, iegūst skābekli un atkal iegremdē.
Trahejas žaunas
Tās pēc savas darbības ir līdzīgas zivju žaunām. Caur trahejas žaunām ūdens iekļūst, bet tikai tajā esošais skābeklis nonāk traheolārajā sistēmā un no turienes uz šūnām. Fiziskā līmenī šīs žaunas parasti atrodas dzīvnieka vēdera aizmugurē.
Bubble Gill
Trahejas elpošanā ūdens kukaiņiem atrodam arī burbuļžaunu. Šajā gadījumā var izdalīt 2 veidus:
- Nesaspiežams jeb plastrons: dzīvnieks izkāpj uz virsmas un iegūst gaisa burbuli, kas darbosies kā traheja, ļaujot tam uzņemt skābekli no ūdens, pateicoties tam. Šāds burbulis var būt neierobežots, jo tas pastāvīgi paliek nemainīgs.
- Saspiežams: šajā gadījumā burbulis, ko dzīvnieks uzņem uz virsmas, samazināsies, ja tas nokrīt pārāk dziļi vai aizpeld pārāk tālu, un tas nozīmēs, ka atkal jākāpj virspusē, lai iegūtu jaunu burbuli.
Nesaspiežamajā variantā dzīvniekam ir miljoniem hidrofobu apmatojuma ļoti noteiktā un nelielā ķermeņa daļā, kurā šis burbulis paliks noslēgts. Tas pats neattiecas uz saspiežamo burbuļžaunu.
Trahejas elpošanas piemēri dzīvniekiem
Daži dzīvnieki, kuri izmanto trahejas elpošanu, lai izdzīvotu, ir:
- Zirnekļveidīgie: to piemēri ir ērces, skorpioni, zirnekļi vai ērces. Viņiem var būt traheja un filotraheja.
- Kukaiņi: šie bieži sastopamie bezmugurkaulnieki, piemēram, skudras, vaboles, bites vai lapsenes, kuriem ir 6 kājas un var dzīvot gan sauszemes, gan ūdens ekosistēmās, izmanto arī trahejas elpošanu.
- Myriapods: līdzīgi kukaiņiem, bet ar daudz vairāk kāju. Piemēri ir simfilas, pauropods, simtkāji vai simtkāji.
- Onihoforāni: pazīstami kā samta tārpi, tiem ir daudz kāju pāru, kā arī spīles, un tiem ir iegarena forma.
Kā jūs, iespējams, redzējāt, trahejas elpošana ir evolucionārs pierādījums tam, ka pat "šķiet vienkāršākajām" dzīvajām būtnēm ir ļoti sarežģītas sistēmas. Pateicoties tam, daudzi bezmugurkaulnieki spēj transportēt skābekli uz savām šūnām un izdzīvot.
