UKŁAD ODDECHOWY
AEROBY - ORGANIZMY TLENOWE
* oddychanie/respiracja/wymiana gazowa - niezbędny tlen jest dostarczany ze środowiska, a szkodliwy dwutlenek węgla jest usuwany z organizmu
* wymiana gazowa to dyfuzja prosta, o której decyduje kilka czynników:
- różnica stężeń (lub ciśnień) gazów oddechowych między organizmem a środowiskiem (im wyższe ciśnienie tlenu w pęcherzykach płucnych, tym większe tempo dyfuzji tlenu)
- łatwość przechodzenia przez warstwę graniczną, która zależy od przepuszczalności warstw granicznych (nabłonka oddechowego) oraz od rozpuszczalności gazów oddechowych w wodzie (tlen ma znacznie mniejszą rozpuszczalność niż dwutlenek węgla
- wielkość powierzchni czynnej (im większa tym większa ilość gazów wymieniana w jednostce czasu)
* organizmy w toku ewolucji usprawniły wymianę gazową przez zmniejszenie grubości warstw granicznych i zwiększenie powierzchni oddechowej
- jednokomórkowce, gąbki, jamochłony, płazińce, obleńce, większość pierścienic, najdrobniejsze stawonogi i mięczaki - oddychają całą powierzchnią ciała (oddychanie bezpośrednie)
- większe stawonogi, mięczaki, wszystkie kręgowce - wykształciły wyspecjalizowane układy oddechowe pośrednie (zwykle tlen nie przechodzi od razu z układu oddechowego do poszczególnych komórek, lecz jest rozprowadzany przez płyny układu krążenia - wyjątkiem są owady)
* oddychanie zewnętrzne - wymiana gazowa w silnie ukrwionym układzie oddechowym ze środowiskiem zewnętrznym
* oddychanie wewnętrzne - wymiana gazowa między krwią i komórkami ciała (tkankami)
* układ oddechowy kręgowców spełnia też dodatkowe funkcje:
- razem z układem wydalniczym utrzymuje odpowiednie pH krwi (równowagę kwasowo-zasadową)
- razem z układem krążenia i skórą uczestniczy w termoregulacji
WYMIANA GAZOWA W WODZIE
* warunki oddychania w wodzie są znacznie trudniejsze niż na lądzie, głównie ze względu na niewielką rozpuszczalność tlenu w wodzie
* dodatkowym problemem jest zmniejszanie rozpuszczalności tlenu wraz ze wzrostem zasolenia i temperatury wody
* tempo dyfuzji jest w wodzie wielokrotnie mniejsze niż w powietrzu, głównie dlatego, że jedynym źródłem tego gazu w wodzie jest fotosynteza
- w związku z tym wodne zwierzęta wykorzystują wiele charakterystycznych adaptacji (przystosowań) usprawniających wymianę gazową (np. bardzo rozbudowane, pierzaste skrzela i wielu ślimaków morskich)
* zwierzęta wodne oddychają przez powłoki ciała lub różnego rodzaju skrzela
- wieloszczety - wyrostki skrzelowe na parapodiach (zaczątkowa postać skrzeli)
- stawonogi (trylobity, skorupiaki), mięczaki (liczne ślimaki, wszystkie małże i głowonogi), kręgowce pierwotnie wodne (bezżuchwowce, ryby), niektóre płazy - mają dobrze rozwinięte skrzela
* skrzela to cieniutkie i wilgotne struktury, które stale muszą być obmywane wodą
- część skorupiaków, głowonogi, strunowce - silnie ukrwione skrzela znajdują się pod powłokami ciała (skrzela wewnętrzne)
* w rozległej sieci drobnych naczyń krwionośnych krew często płynie w kierunku przeciwnym niż obmywająca skrzela woda
- taki przeciwprądowy mechanizm powoduje, że np. u niektórych ryb, nawet 80% tlenu z wody obmywającej skrzela dyfunduje do naczyń krwionośnych, mimo że różnica stężeń tego gazu jest bardzo mała
WYMIANA GAZOWA NA LĄDZIE
* problem stanowi tu wysychanie powierzchni oddechowych
- narządy oddechowe są więc ukryte głęboko we wnętrzu ciała i są stale zwilżane przez komórki gruczołowe
* współczesne zwierzęta lądowe oddychają tchawkami (owady, wije) lub płucami
* płuca kręgowców różnią się zasadniczo od płuc bezkręgowców pochodzeniem (rozwijają się z uchyłków gardzieli), mechanizmami wentylacji, budową
* układ oddechowy ptaków
- osiągnął szczególnie dużą sprawność
- jego istotną częścią są worki powietrzne umożliwiające m.in. tzw. podwójne oddychanie
* układ oddechowy ssaków (w tym człowieka) - bardzo dobrze rozwinięty
* protisty, rośliny, grzyby - nie mają narządów oddechowych
- przeprowadzają wymianę gazową przez powierzchnię ciała (w organizmach fotosyntetycznych kierunek wymiany jest odwrotny: tlen na zewnątrz, dwutlenek węgla do wnętrza rośliny)
- u roślin wymiana odbywa się głównie przez aparaty szparkowe liści, młode łodygi, częściowo przez przetchlinki (gazy dyfundują dość swobodnie w wilgotnych przestrzeniach międzykomórkowych miękiszu asymilacyjnego - szczególnie gąbczastego)
- rośliny siedlisk błotnych okresowo zalewanych oraz rośliny wodne (hydrofity) często mają miękisz powietrzny (earenchymę), który tworzy kanały powietrzne umożliwiające dyfuzję gazów do głębiej położonych tkanek
- szczególnym rozwiązaniem są też korzenie oddechowe drzew rosnących np. w namorzynach
ANAEROBY - ORGANIZMY BEZTLENOWE
* część bakterii i grzybów
* możliwość oddychania beztlenowego ma także tasiemiec