Układ oddechowy

1. Powierzchnia ciała jako aparat wymiany gazowej.
Ślimaki nagoskrzelne, większość pierścienic, małe stawonogi i
nieliczne kręgowce.
Warunki
- Wolne tępo metabolizmu
- Mało tlenu zaspokaja wymagania zwierzęcia
- Duża powierzchnia ciała względem objętości
Przykład:
Dżdżownica
Dzięki ruchom zwierzęcia i prądom powietrza powierzchnia ciała styka się
z warstwą świeżego zasobnego w tlen powietrza. Komórki gruczołowe
naskórka wydzielają śluz, dzięki czemu powierzchnia ciała jest stale
wilgotna. Tlen znajdujący się w powietrzu glebowym rozpuszcza się w
śluzie i poprzez powłoki ciała dyfunduje do sieci naczyń włosowatych
znajdujących się tuz pod zewnętrzną warstwą komórek naskórka. Z krwią
transportowany jest do wszystkich komórek ciała i dyfunduje z krwi do
komórek CO2 z komórek dyfunduje do krwi i z nią jest transportowany do
powierzchni ciała skąd dyfunduje do środowiska.
Gdy pada deszcz w glebie przestwory z powietrzem wypełniają się wodą.
Dżdżownice wychodzą na powierzchnie aby móc oddychać. Jak wiemy w
wodzie znajduje się mniej tleny niż w powietrzu.
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
2. System tchawek u stawonogów.
Owady, krocionogi, roztocze i pająki
Tlen wnika przez małe otworki w powierzchni ciała - przetchlinki - do
tchawek, czyli systemu rozgałęzionych rureczek roznoszących ten gaz
do wszystkich komórek. Tchawki kończą się ślepo, mikroskopijnej
wielkości, delikatnymi, wypełnionymi płynem tracheolami. Wymiana
gazowa zachodzi pomiędzy płynem wypełniającym tracheole a
komórkami ciała.
Max liczba przetchlinek wynosi 20 – 2 pary tułowiowych i 8 par
odwłokowych. Liczba jest różna u różnych gatunków owadów. Drobne
owady przeprowadzają wymianę gazową przez dyfuzję, natomiast duże
lub bardzo aktywne wentylują tchawki za pomocą ruchów odwłoka.
System ten może funkcjonować sprawnie tylko w przypadku niewielkich
organizmów i jest to jeden z powodów, dla których owady nie zwiększyły
w znaczny sposób swoich wymiarów.
Płucotchawki to narządy oddechowe pajęczaków w postaci
wewnętrznych komór, w których wymiana gazowa odbywa się drogą
dyfuzji w licznych, silnie ukrwionych przegrodach wewnątrz komór.
Powietrze atmosferyczne przedostaje się tam przez otwory zwane
przetchlinkami.
3. Skrzela zwierząt wodnych
Gł. organizmy wodne: niektóre pierścienice, mięczaki, skorupiaki,
ryby i płazy.
Są to cienkie, zawsze wilgotne i silnie ukrwione struktury o dużej
powierzchni stykającej się z wodą. Sieć naczyń włosowatych
doprowadza krew do skrzeli zapewniając dyfuzję tlenu i CO2 pomiędzy
krwią a otaczającą wodą.
Skrzela niekiedy wystają ponad powierzchnię ciała, np. u kijanek,
aksolotli, jednak zazwyczaj są schowane pod pancerzem, np. u raka, lub
pod pokrywami skrzelowymi u większości ryb.
Dyfuzja gazów w wodzie zachodzi stosunkowo wolno. Dlatego też u
większych zwierząt, a także bardziej aktywnych, wykształcił się
mechanizm wentylacji skrzeli, powodujący ciągłe omywanie skrzeli, aby
możliwy był stały dopływ tlenu. U ryb ciągły przepływ świeżej wody
wymuszony jest przez otwieranie jamy gębowej i ruch pokryw
skrzelowych.
U małży i ślimaków ruch wody jest wymuszany przez rytmiczny ruch
rzęsek pokrywających skrzela, a u dużych skorupiaków, np. u raka,
krewetek, krabów, rolę tę odgrywa wyrostek znajdujący się u wylotu do
komory skrzelowej. Natomiast drobne skorupiaki, rozwielitki, oczliki czy
też ośliczki, stale poruszają listkowatymi odnóżami pełniącymi funkcję
skrzeli.
Woda ma większą gęstość i lepkość niż powietrze, wobec czego stawia
większy opór. Ryby więc zużywają 20% swojej energii na pracę mięśni,
dzięki którym woda przepływa przez skrzela. Wentylacja płuc "kosztuje"
zwierzę lądowe tylko 1-2% wyprodukowanej energii, Ssaki zatem mają
mniejsze wydatki energetyczne związane z wymianą gazową.
4. Kręgowce lądowe oddychają płucami
Płuca posiadają nie tylko kręgowce, ale również pajęczaki i niektóre
niewielkie mięczaki gł. ślimaki lądowe (pomrów czy winniczek).
U mięczaków i kręgowców ruch powietrza wokół płucnych powierzchni
oddechowych wymuszony bywa przez wentylację. Zapewnia to
wystarczającą ilość tlenu zwierzętom prowadzącym aktywny tryb życia.
Płuca posiadają również ryby dwudyszne, żyjące w zbiornikach silnie
zanieczyszczonych lub okresowo wysychających. W porze suchej
zagrzebują się w mule, na dnie wysychającego zbiornika a wymiana
gazowa zachodzi za pomocą płuc. Poza płucami posiadają również
skrzela, których używają do oddychania w wodzie. U prapłetwców
(Afryka) zarówno płuca jak i skrzela stale biorą udział w oddychaniu.
Płazy
Płuca płazów są zróżnicowane. Od parzystych, długich z gładką
wewnętrzną ścianą worków oplecionych siecią naczyń włosowatych
(salamandry) po płuca z nieco bardziej pofałdowaną wewnętrzną
warstwą żab lub jeszcze bardziej pofałdowane u ropuch, co zwiększa
powierzchnię wymiany gazowej.
Płazy nieco inaczej niż ssaki pobierają powietrze do płuc. Nie
posiadają żeber => nie ma klatki piersiowej, jak również nie mają
przepony. Rolę pompy ssąco tłoczącej spełnia jama gardzielowogębowa. Żaba łyka więc powietrze, którym oddycha.
Niektóre płazy nie posiadają płuc np. salamandra ciemna –
wymiana gazowa zachodzi jedynie w gardzieli i przez powierzchnię
skóry.
U żab ok. 40 % wymiany gazowej dokonuje się poprzez pokryta
śluzem skórę.
Gady
Budowa płuc gadów również nie jest
skomplikowana.
Wewnętrzna
powierzchnia
parzystych,
workowatych płuc jest pofałdowane,
co zwiększa powierzchnie wymiany
gazowej. Wymiana ta nie jest
szczególnie efektywna, dlatego też
gady nie wytrzymują dłuższych
okresów wzmożonej aktywności.
Płuca niektórych jaszczurek, żółwi i
krokodyli mają nieco bardziej złożoną
budowę. Wnętrze płuc wypełnia
gąbczasta tkanka utworzona z
licznych wewnętrznych fałdów w
ścianie płuca. Fałdy te tworzą liczne
pęcherzyki i komory oddechowe
znacznie zwiększające powierzchnię
oddechową.
Ptaki
Bardzo aktywne zwierzęta o wysokim tempie metabolizmu
wymagają dużej ilości tlenu. Budowa ich układu
oddechowego umożliwia znaczną wydajność procesu
oddechowego.
Od płuc odchodzą cienkościenne worki powietrzne, które
sięgają do wszystkich części ciała, a nawet wnikają do
niektórych kości. W czasie wdechu w workach powietrznych
gromadzi się powietrze, które w czasie wydechu zostaje
przez te worki wpompowane do płuc.
Oskrzela wnikają do parzystych płuc i rozgałęziają się na drobne gałązki
zakończone cienkościennymi rurkami zwanymi przyoskrzelowymi, które są
obustronnie otwarte w celu zapewnienie ciągłego przepływu powietrza. W
przyoskrzelach mocno oplecionych naczyniami włosowatymi zachodzi
właściwa wymiana gazowa.
Krew płynie w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza - zgodnie z
zasadą przeciwprądu. Dzięki temu do Krwi dostaje się znaczna ilość tlenu.
Podczas spoczynku ptak wciąga powietrze dzięki ruchom mostka i żeber.
Podczas lotu wciąga powietrze do płuc dzięki ruchom skrzydeł, który powoduje
na przemian wtłaczanie i wytłaczanie powietrza.
Ssaki
Układ oddechowy wszystkich ssaków zbudowany jat tak samo jak u
człowieka z płuc i dróg oddechowych, którymi powietrze wędruje
do pęcherzyków płucnych i z powrotem.
Drogi oddechowe obejmują:
nozdrza, jamę nosową, gardziel, krtań i tchawicę, która rozgałęzia
się na 2 oskrzela – prawe i lewe – prowadzące do płuc. W płucach
oskrzela dzielą się na liczne rozgałęzienia tzw oskrzeliki, te zaś
rozgałęziają się wielokrotnie przechodząc w oskrzeliki oddechowe,
które rozgałęziają się na kilka przewodów oddechowych i kończą
się ślepo w woreczkach oddechowych.
W ścianach przewodów oddechowych i woreczków płucnych
znajdują się uwypuklenia zwane pęcherzykami płucnymi.
Pęcherzyki te otacza gęsta sieć naczyń włosowatych. Przez ścianki
pęcherzyków zachodzi wymiana tlenu i CO2 pomiędzy krwią i
powietrzem.
Droga powietrza zanim trafi do pęcherzyków płucnych:
Nozdrza zewnętrzne → jama nosowa → gardziel →
krtań → tchawicę → oskrzela → oskrzeliki →
oskrzeliki oddechowe → przewody oddechowe →
woreczki oddechowe → pęcherzyki płucne