NARZĄDY

WYMIANY

GAZOWEJ

• Pobieranie tlenu i usuwanie dwutlenku

węgla są określane łącznie jako

wymiana gazowa

. Zachodzi ona

zawsze na powierzchniach
oddechowych.

• W procesie ewolucji narządów wymiany

gazowej dwa główne czynniki wpływały
na doskonalenie się procesu wymiany
gazowej i kształtowały związane z nim
powierzchnie oddechowe. Pierwszym
były

rozmiary ciała

, drugim

warunki

środowiska

.

• Dla małych organizmów, mających korzystny

stosunek powierzchni do objętości, pobieranie

tlenu całą powierzchnią przez powłoki ciała

było skuteczne i wystarczające. W miarę

powiększania się rozmiarów zwierzęcia ten

sposób wymiany gazowej był nieefektywny,

chyba że organizm przybierał nieregularny

kształt, a przez to zwiększał powierzchnię

wymiany gazowej (gąbki i parzydełkowce).

• Po przekroczeniu pewnej granicznej wielkości,

powierzchnia ciała zwierzęcia była za mała,

by zapewnić pobieranie dostatecznej ilości

tlenu.

W związku czym pojawiły się dodatkowe

powierzchnie wymiany gazowej.

ŚRODOWISKO WODNE

SKRZELA

są narządami wymiany

gazowej typu wodnego występującymi
u zwierząt pierwotnie wodnych. Mają one
rozbudowaną powierzchnię oddechową,
są zawsze cienkościenne i pokryte
nabłonkiem przepuszczalnym dla gazów
oddechowych. Ich powierzchnie wymiany
gazowej są zwykle proporcjonalne do
wielkości zwierzęcia.

W zależności od tego czy wystają one
poza powłoki ciała, czy są ukryte w
rożnego rodzaju komorach, wyróżnia
się

skrzela zewnętrzne

lub

wewnętrzne

.

SKRZELA ZEWNĘTRZNE

Są filogenetycznie starsze i cechuje je ogromne

zróżnicowanie strukturalne.
Występują m.in. u morskich pierścienic i ślimaków.
Wśród kręgowców skrzela zewnętrzne są znane m.in.

u nielicznych dorosłych płazów (odmieńca

jaskiniowego) i kijanek.
Ich wentylacja odbywa się najczęściej dzięki

przemieszczaniu się zwierzęcia.
Jednak obecność skrzeli zewnętrznych stwarza wiele

niedogodności, takich jak utrudnienie w poruszaniu

się

z powodu oporu i dużej lepkości wody,

niebezpieczeństwo uszkodzenia podczas ruchu czy

przez drapieżnika.

SKRZELA WEWNĘTRZNE

Skrzela zostały ukryte w specjalnych komorach.
U skorupiaków komory utworzone zostały przez

brzegi płaszcza, natomiast u ryb zostały schowane

pod specjalnymi pokrywami utworzonymi z

cienkich kości.
Schowanie skrzeli umożliwiło zwierzętom

zachowanie opływowego kształtu ciała oraz

pozwoliło na większą zwinność.
Wentylacja takich ukrytych skrzeli odbywa się bądź

dzięki ruchom gałązek lub blaszek skrzelowych, jak

to jest u większości skorupiaków, bądź dzięki

ruchom zaciskającym i rozciągającym płaszcz (u

większości głowonogów), bądź jak u ryb, dzięki

ruchom jamy gębowej i pokryw skrzelowych.

ŚRODOWISKO LĄDOWE

• Na lądzie wymiana gazowa jest

możliwa jedynie wówczas, kiedy
powierzchnia wymiany gazowej jest
wilgotna, ponieważ tlen może
dyfundować jedynie przez wilgotne
powierzchnie.

• Pojawiły się zatem nowe narządy

wymiany gazowej typu lądowego –

płuca

i

tchawki

.

PŁUCA

PŁUCA są workami powietrznymi,
będącymi wpukleniami powłoki ciała
(u niektórych pajęczaków, ślimaków
płucodysznych) lub wypukłościami
początkowych odcinków przewodu
pokarmowego (u kręgowców).

PŁUCA DYFUZYJNE

Wymiana
gazowa
odbywa się
w blaszkach
na zasadzie
dyfuzji.

PŁUCA WENTYLACYJNE

U kręgowców występują płuca wentylacyjne,
w których wymiana gazowa opiera się na
wentylacji, czyli na wymuszonym przez
odpowiednie mięśnie przepływie powietrza.
W rozwoju zarodkowym płuca wentylacyjne
powstają jako uchyłek przełyku. Dzieli się on
na dwa worki, które przekształcają się w
płuca. Odcinek łączący płuca z układem
pokarmowym różnicuje się na krtań i
tchawicę.

TCHAWKI

•

TCHAWKI są systemem rurek kontaktujących się ze

środowiskiem zewnętrznym za pomocą przetchlinek.

•

Występują u owadów, niektórych pajęczaków i wijów.

•

Przetchlinki mogą się otwierać lub zamykać i regulować

dopływ powietrza.

•

Tchawki tworzą rozgałęziony układ rurek pokrytych

chityną, wnikających nawet do pojedynczych włókien

mięśniowych.

•

Końcowe odcinki tchawek (tracheole) są bardzo cienkie

i wypełnione płynem. Tu właśnie zachodzi dyfuzja gazów

oddechowych. Układ tchawkowy całkowicie przejmuje

od hemolimfy funkcje transportu gazów oddechowych.

ROŚLINY

• U plechowców wymiana gazowa odbywa się

całą powierzchnią plechy, zgodnie z prawami

dyfuzji.

• Dla organowców głównym miejscem

przenikania gazów oddechowych są aparaty

szparkowe liści i łodyg. Gazy przedostają się

przez szparki do komór powietrznych, które

łączą się z systemem przestworów

międzykomórkowych.

W przestworach gazy wędrują na zasadzie

dyfuzji do komórek, gdzie rozpuszczając się

w wodzie nasycającej ściany komórkowe,

dyfundują do komórek lub z komórek.

• U higrofitów i w młodych liściach wymiana

gazowa może odbywać się przez cienką

warstwę kutikuli, jeśli tylko nie jest ona

pokryta warstwą wosku.

• U roślin błotnych, wodnych lub okresowo

zalewanych wykształca się specjalna

tkanka przewietrzająca – aerenchyma,

której luźno ułożone komórki tworzą

kanały powietrzne umożliwiające sprawną

dyfuzję gazów oddechowych.

• Rośliny żyjące na zwartych, zbitych

podłożach, gdzie przewietrzanie gleby jest

słabe, np. cypryśniki, wytwarzają tzw.

korzenie oddechowe, umożliwiające

wymianę gazową podziemnym częścią

roślin.

aerenchym

a

Cypryśnik błotny

• U roślin zdrewniałych, których starsze

łodygi i korzenie są pokryte korkiem,

występują przetchlinki. Luźno ułożone

komórki przetchlinek umożliwiają

pobieranie O

2

i odprowadzanie CO

2

komórkom żywym, położonym

w głębszych warstwach organu.