Oddechowy

PIERWOTNIAKI, GĄBKI , JAMOCHŁONY

Wymiana gazowa u tych zwierząt wodnych zachodzi całą powierzchnią ciała na drodze dyfuzji i jest dość prostym procesem. Rozpuszczony w wodzie tlen dyfunduje do wnętrza komórek, a dwutlenek węgla na zewnątrz, do otaczającej wody. Wyspecjalizowane narządy oddechowe nie są potrzebne przy niedużych rozmiarach ciała, znacznej jego powierzchni w stosunku do objętości lub znikomej ilości materii organicznej w stosunku do masy ciała, jak u meduzy.

Komórki metabolizujące z reguły tworzą powłokę ciała lub leżą tuż pod nią, tak więc droga dyfuzji tlenu jest bardzo krótka. Tempo metabolizmu jest na ogół niewielkie, już stosunkowo małe ilości tlenu zaspokajają potrzeby organizmu.

OBLEŃCE , PŁAZIŃCE
Zwierzęta te oddychają całą powierzchnią ciała, natomiast formy pasożytujące wewnętrznie, oddychają beztlenowo, na drodze fermentacji (rozkład glikogenu). Dodatkowo niektóre formy larwalne obleńców są wrażliwe na stężenia tlenu, przemieszczając się wraz ze jego wzrostem.

PIERŚCIENICE
Większość oddycha całą powierzchnią ciała. Komórki gruczołowe ich naskórka wydzielają śluz, dzięki czemu powierzchnia ciała jest stale wilgotna. Tlen z powietrza rozpuszcza się w śluzie i poprzez powłoki ciała dyfunduje do sieci naczyń włosowatych tuż pod zewnętrzną warstwą komórek naskórka. U wieloszczetów (Nereida) dodatkowo funkcję narządu wymiany gazowej pełnią skrzela w postaci unaczynionych wyrostków powłok ciała - wąsów skrzelowych - osadzonych na parapodiach.

STAWONOGI

SKORUPIAKI

U poszczególnych grup układ oddechowy jest rozmaicie ukształtowany. Drobne, planktonowe skorupiaki (oczlik, rozwielitka) oddychają całą powierzchnią ciała.
Narządem wymiany gazowej są cienkościenne, blaszkowate skrzela z reguły zlokalizowane u podstawy lub na członach podstawowych odnóży krocznych. U drobnych form mogą to być i same odnóża, zawierające dobrze rozwinięte przestrzenie hemolimfatyczne. Wymianą gazową warunkuje stopień zwilżenia skrzeli.
OWADY
Układ oddechowy owadów zbudowany jest z systemu rozgałęzionych rurek zwanych tchawkami. Powietrze dostaje się do systemu tchawek przez przetchlinki - niewielkie otwory w powierzchni ciała. Liczba i położenie przetchlinek s ą różna u różnych gatunków. Maksymalna liczba przetchlinek wynosi 20 (8 par przetchlinek tułowiowych i 2 pary odwłokowych). Następnie powietrze wędruje systemem rozgałęziających się tchawek, które sięgają do wszystkich okolic ciała zwierzęcia. Tchawki mają chitynową osłonkę, zapewniającą odpowiednią elastyczność ścianek. Tlen dostarczany jest wprost do komórek. Wymiana powietrza z tchawek odbywa się przez dyfuzję gazów oraz dzięki skurczom mięśni tułowia i odwłoka. Wewnątrz ciała tchawki kończą się ślepo, mikroskopijnej wielkości delikatnymi, wypełnionymi płynem tracheolami. Wymiana gazowa zachodzi na drodze dyfuzji pomiędzy płynem wypełniającym tracheole a komórkami ciała. Larwy owadów żyjące w wodzie oddychają skrzelotchawkami. Są to cienkościenne blaszki na odwłoku prowadzące do właściwych tchawek. U owadów występuje więc bezpośrednie dostarczenie tlenu do każdej komórki ciała z pominięciem układu krążenia. Zapewnia to wysoką wydajność wymiany gazowej, niezbędną do lotu.
PAJĘCZAKI
Narządem wymiany gazowej są płucotchawki (1 do 4 par) zlokalizowane na dole odwłoka. Są to grzebykowate, spłaszczone rozgałęzienia pni tchawkowych, omywane przez hemolimfę transportującą gazy oddechowe. Powietrze do płucotchawek dostaje się przetchlinkami.

MIĘCZAKI

Narządem wymiany gazowej u mięczaków wodnych są z reguły parzyste, unaczynione skrzela ktenidia . U ślimaków płucodysznych narządem wymiany gazowej jest unaczyniony nabłonek jamy płaszczowej.

UKŁAD ODDECHOWY STRUNOWCÓW

Narządy wymiany gazowej strunowców występują w postaci skrzeli (u form pierwotnie wodnych) bądź płuc

(u form lądowych). Oba układy rozwojowo związane są z przewodem pokarmowym - skrzela powstają na przegrodach dzielących szczeliny gardzieli, płuca - są uchyłkami gardzieli. Tendencje przewodnie w doskonaleniu się układu oddechowego, wspólne dla obu jego postaci, to: zwiększanie czynnej powierzchni wymiany gazowej i zagęszczanie wokół niej sieci naczyń krwionośnych, warunkujących tę wymianę.

Pierwotny układ tworzą unaczynione skrzelowe przegrody (bezczaszkowce). U kręgoustych występują workowate skrzela wewnętrzne. U ryb, na łukach wzmacniających przegrody skrzelowe, osadzone są

pierzaste blaszki skrzelowe, bogato unaczynione, tworzące w sumie dużą powierzchnię oddechową.

Wymiana gazowa u kręgowców lądowych zachodzi w płucach - u form niższych (płazów) poważną rolę odgrywa jeszcze wymiana skórna. Różnicowanie budowy płuc w rozwoju polega przede wszystkim na zwiększeniu powierzchni oddechowej. Płuca płazów mają postać worków o gładkich lub lekko powcinanych ścianach. U gadów wnętrze worków płucnych wypełnione jest gąbczastą tkanką, tworzącą liczne drobne komory. Płuca ptaków i ssaków mają różną budowę - wspólną ich cechą jest ogromna powierzchnia czynna. U ptaków powstaje ona dzięki rurkowej budowie płuc, a u ssaków, dzięki budowie pęcherzykowej.

Sprawność funkcjonowania układu oddechowego ściśle związana jest ze stopniem rozwoju układu krwionośnego.

Strunowce niższe

BEZCZASZKOWCE (Acrania)

System oddechowy lancetnika tworzy kosz skrzelowy. Przednia część rury przewodu pokarmowego, czyli gardzieli, poprzebijana jest szczelinami skrzelowymi - w ten sposób powstaje kosz skrzelowy, którego ściany są silnie ukrwione i umożliwiają wymianę gazową.

Przemywanie układu oddechowego jest proste - woda dostaje się do wnętrza ciała przez zawsze otwarty otwór gębowy. Następnie z gardzieli przechodzi przez szczeliny skrzelowe do tzw. przestrzeni okołoskrzelowej,

a otworem atrialnym wypływa zewnątrz. Wymiana gazowa odbywa się na powierzchni ściany kosza skrzelowego. Ruch wody wymuszony jest przez liczne rzęski nabłonka gardzieli.

OSŁONICE (Tunicata)

W przednim odcinku jelita - gardzieli znajdują się liczne szpary skrzelowe. W ten sposób powstaje kosz skrzelowy, spełniający funkcje oddechowe. Na brzusznej stronie kosza leży endostyl.

Kręgowce - strunowce wyższe

BEZŻUCHWOWCE (Agnatha)

U minoga szpary skrzelowe brzusznej części gardzieli tworzą workowate uwypuklenia, które przebijają się na zewnątrz po bokach ciała. Uwypuklenia te mają silnie pofałdowaną i unaczynioną powierzchnię - tworzą więc workowate skrzela. Minóg posiada 7 par takich skrzeli zawieszonych na łukach skrzelowych trzewioczaszki. Tworzą one dość dużą powierzchnię wymiany gazowej, jednak tego rodzaju system nie byłby w stanie zapewnić odpowiedniej ilości tlenu przy bardzo aktywnym trybie życia, są to przecież pasożyty zewnętrzne, które pływają przyczepione do swoich ofiar.

RYBY (Pisces)

Ryby oddychają skrzelami, jednak mogą mieć różne systemy oddechowe:

1. Łukowate skrzela;

Skrzela ryb mają postać bogato unaczynionych listków rozpiętych na łukach skrzelowych. Łuki skrzelowe ukryte są w jamie skrzelowej, ograniczonej pokrywami skrzelowymi. Rytmiczne podnoszenie i opuszczanie pokryw skrzelowych, przy jednoczesnym zamykaniu i otwieraniu jamy gębowej wywołuje przepływ wody w jamie skrzelowej i wentylację powierzchni oddechowych skrzel.

Woda, omywająca listki skrzelowe, płynie w przeciwnym kierunku niż krew w naczyniach włosowatych skrzeli (zjawisko przeciwprądów). Zjawisko to umożliwia utrzymanie różnicy stężeń gazów oddechowych między wodą, a krwią na całej drodze przepływu wody przez skrzela. Dzięki temu, na całej długości skrzel może zachodzić efektywna wymiana gazowa.

Skrzela ryb noszą nazwę skrzel wewnętrznych ,gdyż znajdują się pod pokrywami skrzelowymi.

2. Narząd powietrzny;

Współczesne ryby kostnoszkieletowe posiadają pęcherz pławny, który powstał z narządu powietrznego ryb dewońskich. Pęcherze pławne okoniowatych są zamknięte, jednak u sporej liczby gatunków np. karpiowatych zachowują jeszcze połączenie z przełykiem Inaczej ma się sprawa z rybami spodoustymi - nie mają one bowiem nigdy pęcherza pławnego.

Pęcherz pławny ma dużą powierzchnię ścian i obecność gazu pozwala mu to spełniać funkcje oddechowe oraz dodatkową funkcję - słuchową, stąd u niektórych ryb bezpośrednie przyleganie pęcherza do błędnika. U ryb karpiowatych pomiędzy pęcherzem a błędnikiem „ wmontowany” jest łańcuch kostek przekazujących drgania - narząd Webera. Ryby dwudyszne w wodzie oddychają skrzelami, a po wyschnięciu zbiornika , zasklepione w mule przechodzą na oddychanie tlenem atmosferycznym przez pęcherz pławny- narząd homologiczny do płuc kręgowców. Powierzchnię ciała - dotyczy to jednak bardzo nielicznych gatunków, o zredukowanych łuskach.

PŁAZY (Amphibia)

Płuca płazów mają postać elastycznych, cienkościennych worków. Ich wentylacja odbywa się dzięki pracy dna jamy gębowej, sprężystości płuc i ścian ciała oraz regularnemu otwieraniu i zamykaniu nozdrzy i krtani.

Intensywna wymiana gazowa zachodzi także przez skórę (salamandry bezpłucne) i ściany jamy gębowej, a u kijanek przez skrzela.

Wentylacja płuc odbywa się dzięki ruchom dna jamy gębowej. Płazy nie posiadają klatki piersiowej - skutkiem tego jest niemożność aktywnego zmieniania objętości płuc. Rozwiązanie jakie pojawiło się u żaby jest interesujące, choć niezbyt skuteczne (też po rybach). Otóż płazy bezogonowe potrafią obniżać dno jamy gębowej przy zamkniętym otworze gębowym, ale przy otwartych nozdrzach zewnętrznych. Kilkakrotne podniesienie i opuszczenie dna jamy gębowej powoduje „ przewietrzenie” jamy gębowej. Wówczas żaba zamyka nozdrza zewnętrzne i otwiera krtań - w tej sytuacji podniesienie dna jamy gębowej wtłacza świeże powietrze płuc. Tym razem kilkakrotne ruchy dna jamy gębowej wymieniają powietrze w płucach.

Po chwili krtań zostaje ponownie zamknięta, zwierze otwiera nozdrza zewnętrzne i podnosząc dno jamy gębowej, wypycha zużyte powietrze na zewnątrz. Można mówić, że zamknął się jeden cykl oddechowy (cykl hiperwentylacyjny).

GADY (Reptilia)

Gady są zwierzętami wyłącznie płucodysznymi. Ich płuca mają większą powierzchnię wymiany gazowej niż płuca płazów. Jest to skutek znacznego pofałdowania ich ścian, lub (jak u waranów) - silnego rozgałęzienia oskrzeli.

Skóra gadów kompletnie nie nadaje się do wymiany gazowej, stąd dwa wyraźne kierunki usprawniające pracę systemu oddechowego gadów: powiększenie powierzchni wymiany gazowej oraz usprawnienie mechaniki przewietrzania płuc. Ten pierwszy cel osiąga się przez rozbudowę wewnętrznej architektury płuc (przez rozwój przegród pierwotnych), co prowadzi do podzielenia płuc na komory. Powstaje w ten sposób gąbczasty narząd zbudowany z gęsto skupionych przewodów powietrznych i naczyń krwionośnych. W związku z tym płuca gadów nazywamy gąbczastymi.

Realizacja drugiego z wymienionych celów polega na całkowitej zmianie strategii wentylacyjnej płuc, która odbywa się poprzez rytmiczne ruchy klatki piersiowej.

U krokodyli pierwszy raz podniebienie twarde oddziela jamę nosową od gębowej i błona spełniająca funkcję przepony!

PTAKI (Aves)- pierwsze stałocieplne 38-44 st. czyli muszą mieć wysoki metabolizm

Wszystkie ptaki mają system oddechowy złożony z płuc i worków powietrznych w których zachodzi podwójne oddychanie.

Oskrzela główne przechodzą przez płuca, prowadząc do worków powietrznych. Oskrzela w płucach rozgałęziają się drzewkowato. Płuca, czyli gąbczaste worki leżą pod żebrami, worki powietrzne leżą w jamie ciała. Ze względu na lokalizację, wyróżnia się przednie i tylne worki powietrzne.

Wymiana gazowa następuje podczas przepływu powietrza przez płuca, Do każdego płuca prowadzi oskrzele główne, od którego rozbiegają się liczne oskrzela II-go rzędu. Rozgałęziają się one na jeszcze drobniejsze oskrzeliki III-go rzędu, ułożone równolegle względem siebie. Pomiędzy nimi mieści się niesamowita plątanina kapilar powietrznych i krwionośnych, gdzie ma miejsce wymiana gazowa. Takich kapilar można upakować bardzo dużo, przez co czynna powierzchnia oddechowa płuc jest bardzo rozbudowana.

Płuca ptaków mają charakter przepływowy, inaczej mówiąc, w trakcie oddychania powietrze jest przepychane przez oskrzela i kapilary, które nie zmieniają swojej średnicy. Przepływ powietrza przez kapilary płucne jest zawsze jednokierunkowy - od ogona do głowy.

Łączna powierzchnia płuc ptaków jest znacznie większa niż powierzchnia oddechowa płuc gadów. Dzięki obecność 9 worków powietrznych płuca wentylowane są świeżym powietrzem zarówno podczas wdechu, jak i wydechu. U ptaków nie ma powietrza zalegającego. Powietrze świeże jest w workach tylnych, a zużyte w workach przednich. Powietrze do płuc wchodzi przez oskrzela , a wychodzi bezpośrednio do tchawicy. Podczas lotu klatka piersiowa jest nieruchoma i wówczas ruch skrzydeł odpowiada za wentylację. Do góry - wdech, do dołu - wydech.

SSAKI (Mammalia)

Ssaki są wyłącznie zwierzętami płucodysznymi. Ich płuca zbudowane są z cienkościennych pęcherzyków, stanowiących ślepe zakończenia silnie rozgałęzionych oskrzeli. Na końcach najdrobniejszych oskrzelików, pęcherzyki płucne tworzą bogato unaczynione grona wypełniają się powietrzem, a przez ścianki pęcherzyków płucnych odbywa się wymiana gazowa. Każde płuco ssaka zbudowane jest z płatów - prawe z trzech, lewe z dwóch (ze względu na obecność serca).

Drogi oddechowe ssaków zapewniają im wysoką sprawność wentylacji. Jama nosowa jest dość szeroka i umożliwia wstępne ogrzanie i nawilgocenie powietrza. Obecność bardzo dobrze rozwiniętego podniebienia wtórnego powoduje, że nozdrza wew. są przesunięte daleko w tył, w okolice gardła. Powietrze przechodzi następnie do krtani górnej. Jej szkielet budują chrząstki, a we wnętrzu znajdują się fałdy błony śluzowej - struny głosowe. Wentylacja płuc opiera się na rytmicznych ruchach klatki piersiowej. Skurcz mięśni prowadzi do odsunięcia mostka i zwiększenia objętości płuc. Tylko u ssaków oddychanie wspomaga dodatkowa błona ścięgnisto - mięśniowa, czyli przepona.

Dzięki pęcherzykowatej budowie płuc, ssaki dysponują bardzo dużą powierzchnią oddechową. Zwierzęta te, podobnie jak ptaki, charakteryzują się wysokim tempem metabolizmu i stałocieplnością.

3

---