Jak již víme, všechny živé bytosti na světě jsou nejen schopné, ale také musíme dýchat. Zachovat život je něco velmi důležitého a bez ohledu na to, zda jste člověk, obojživelník, zvíře nebo rostlina, budete tak či onak muset absorbovat kyslík.
Plicní dýchání je střední kteří lidé a také většina zvířat dostanou kyslík, který potřebují k pobytu Se životem. Vdechujeme a vydechujeme plyny z okolního prostředí nafukováním plic. Fotosyntetické dýchání známe z rostlin, které po jeho provedení vytvářejí část kyslíku, který potřebujeme k životu.
Kožní dýchání je zatím určeno pro různé druhy obojživelníků a kroužkovců. A je známý jako proces, při kterém plyny pronikají dovnitř pokožky a umožnit absorpci kyslíkuV tomto příspěvku se dozvíme více o tomto typu dýchání; která zvířata nebo druhy ho mohou mít, jak funguje a jaké jsou jeho hlavní charakteristiky: kožní dýchání.
Co přesně je kožní dýchání?
Jak jsme již zmínili, jedná se o druh dýchání kůží, který se vyskytuje u většiny druhů obojživelníků, kroužkovců a také některých ostnokožců. U tohoto typu dýchání je důležité rozlišovat tělesnou vrstvu, která konfiguruje dýchací strukturu. Kůže, která je prostředkem, kterým bude probíhat výměna plynů, musí být tenká, dobře vlhká a zároveň musí být zavlažována prostředím dotyčného zvířete.
Tato výměna plynů, skrze kterou k tomuto procesu dochází, probíhá přes epidermis za předpokladu, že je vnější kutikula řádně zvlhčena. Z fyziologického hlediska je kožní dýchání založeno na procesu difúze plynů po gradientuKyslík přechází z vnějšího prostředí (vody nebo vzduchu), kde je jeho koncentrace vyšší, do krve chudé na kyslík, zatímco oxid uhličitý se pohybuje opačným směrem.
Zvířata, která jsou schopna kožního dýchání, obecně žijí ve vlhkém prostředí nebo ve vodním prostředí, protože toto dýchání bude účinné pouze v těchto prostředích.. Některá zvířata, která mají tento typ dýchání, jsou medúzy, Sasanky, některé ropuchy a žáby, žížaly a několik dalších. Ve všech těchto případech kůže funguje jako druh... velký povrch vnější plíce což umožňuje výměnu plynů bez složitých vnitřních struktur.
V biologii se kožní dýchání považuje za probíhající, když:
- Kůže funguje jako primární nebo doplňkový povrch. výměny kyslíku a oxidu uhličitého.
- K dispozici je hustá síť krevních kapilár bezprostředně pod epidermis.
- Integument je uzpůsoben k tomu, aby zůstal trvale mokrýi ve vzdušném prostředí.
Jak probíhá dýchání kůží?
Kožní dýchání je společně se žábrovým, tracheálním a plicním dýcháním jedním ze čtyř typů dýchání, které mohou zvířata vyvinout. Tento dech je uveden v okamžiku, kdy prostřednictvím dochází k plynné výměně kůže nebo určitých oblastí, jako jsou ústní dutiny nebo vnitřní dutiny, které po naplnění vodou tvoří takzvané vodní plíce.
Základní mechanismus je podobný téměř ve všech skupinách:
- Kyslík se rozpouští nejprve v film vody nebo hlenu která pokrývá kůži.
- Od té doby prošel skrz ten film kyslík tenká kůže jednoduchou difúzí.
- Jakmile se kyslík dostane do kapilár, je transportován krev nebo hemolymfa vůči všem tkáním.
- Oxid uhličitý produkovaný buňkami putuje opačnou cestou a vystupuje do okolního prostředí přes stejný povrch kůže.
Obojživelníci, když procházejí stádiem pulce, mají schopnost dýchat pod vodou žábry, které mají pouze během této fáze svého vývoje.
Jakmile mají vyzrálé žábry začnou mizet a obojživelníci vyvíjejí plíce, které jim umožňují dýchat na souši. I přesto jsou schopni provádět kožní dýchání, protože mají velmi tenkou epidermis, stejně jako dermis, která je dobře vaskularizovaná a což jim umožňuje přenášet kyslík do celého těla krví.
Dospělí obojživelníci kombinují několik forem dýchání: žaberní v larválním stádiu, plicní, kožní a v některých případech orofaryngeálníOrofaryngeální dýchání probíhá v dutině ústní a hltanu, kde silně vaskularizovaná membrána umožňuje výměnu malého množství plynů, když zvíře drží vzduch v tlamě.
U mnoha žab a mloků funguje kožní dýchání jako doplněk plic. Když jsou v velmi vlhkém nebo ponořeném prostředíKůže může přispívat významnou částí celkového kyslíku, zatímco v suchých oblastech se více spoléhá na plicní dýchání, aby se zabránilo dehydrataci kůže.
U jiných skupin, jako jsou kroužkovci nebo někteří ostnokožci, je kožní dýchání prakticky jediným způsobem dýchání. unikátní dýchací mechanismus které mají, protože jim chybí diferencované plíce nebo žábry. U těchto zvířat funguje celé jejich tělo jako dýchací orgán.
Faktory nezbytné pro účinné kožní dýchání
Aby byl tento proces prováděn efektivně, je důležité, aby zvíře mělo propustnou a tenkou kůži, která umožňuje přístup kyslíku do těla krví. Lidé a většina zvířat není schopna provádět tento typ dýchání protože jejich kůže je mnohem silnější, než je požadováno, a v některých případech příliš tvrdá pro dosažení kožního dýchání.
Kůže zvířete musí mít velkou část povrchu v kontaktu s vnějškem a nízkou metabolickou aktivitu. Na základě toho má kůže u některých obojživelníků malé vrásky, které jim umožňují zvětšit exponovaný povrch za účelem účinnější výměny plynů.
Pokud mluvíme o případu obojživelníků, kožní dýchání pokrývá pouze 2% produkovaného kyslíku, zatímco u netopýrů, chiropteranů, toto dýchání pokrývá 20% kyslíku, který dostávají, protože jeho kůže je poměrně rozsáhlá a tenký a pokrývá hrudní končetiny, proto je maximalizováno množství exponované kůže.
Zajímavým faktem je, že u většiny zvířat, která mají tento typ dýchání, se vyskytuje jako součást dvou dechů. Stejně jako v případě obojživelníci a netopýřiže i když mohou provádět kožní dýchání, mají také plicní dýchání.
Pokud shrneme základní podmínky pro vznik kožního dýchání, můžeme zdůraznit:
- Velmi tenká kůžePokud je kůže silná, cesta kyslíku do kapilár je příliš dlouhá a difúze je výrazně omezena.
- Dobrý krevní oběhPřítomnost kapilár těsně pod povrchem kůže je nezbytná pro rychlé zachycení dostupného kyslíku.
- stálá vlhkostBez vody pokrývající jejich kůži se kyslík nemůže rozpustit a difúze se stává neefektivní. Proto tito živočichové potřebují žít ve vlhkém nebo vodním prostředí.
- Nízká rychlost metabolismuČím nižší je spotřeba kyslíku tkáněmi, tím snáze se mohou spoléhat na relativně omezený dýchací povrch, jako je kůže.
Kromě toho mnoho zvířat, která dýchají kůží, vykazuje specifické chování, které tento mechanismus podporuje: vyhýbají se přímému slunečnímu záření, vyhledávají vlhká místa, Zůstávají blízko vody nebo dokonce vylučují hlen, aby udržely pokožku hydratovanou.
Dýchání kůže u různých druhů
Dnes existují druhy, které postrádají plíce, ale jsou stále schopné dýchat tímto dýcháním. Současně existují druhy, které to berou jako doplněk k dalšímu dechu, protože jsou schopné vykonat obojí, aby přežily. Nyní budeme vědět, jak se dýchání kůže provádí u různých druhů.
Obojživelníci
U většiny obojživelníků je kůže přizpůsobena tomuto typu dýchání a mnoho z nich nemají plíce které jim umožňují dýchat jiné druhy. Vezmeme-li například ironicky nazývané pulzovaný mlok Vidíme, že tomuto druhu obojživelníků zcela chybí plíce; Je však klasifikován jako nejpočetnější druh mloka na Zemi.
Zatímco obojživelníci jsou zcela ponořeni do vody, dýchání probíhá jejich kůží. Toto je porézní membrána pomocí kterého se vzduch může šířit a pohybovat se z cév do všeho, co je obklopuje.
Existují také případy obojživelníků, kteří dýchají žábry, stejně jako existence tzv pouštní ropuchy kteří mají suchou pokožku. V těchto případech je tento typ dýchání neproveditelný.
Obojživelníci jsou považováni za studenokrevné obratlovce, kteří jsou závislí na okolní teplotě. Pro správné fungování potřebují teplé nebo mírné prostředí. Nejpozoruhodnější na nich je, že jejich Typ dýchání se mění v průběhu života v důsledku procesu metamorfózy.
V závislosti na skupině nacházíme:
- Anura (bezocasá)Žáby a ropuchy. Mají hladkou nebo mírně bradavičnatou kůži, velmi propustnou, a v stádiu pulce přecházejí od dýchání žaberními orgány k dýchání plicním a kožnímu v dospělosti.
- Urodela (s ocasy)Mloci, čolci a axolotlové. V mnoha případech kombinují plicní a kožní dýchání a některé vodní druhy si po celý život zachovávají vnější žábry.
- Apody (bez končetin)Caeciliové neboli gymnophioni. Mají protáhlé, červovité tělo a díky své vlhké, silně prokrvené kůži jsou silně závislí na kožním dýchání.
V různých životních fázích obojživelníků se kombinuje několik typů dýchání:
- Vodní larvální stádiumPřevládá dýchání žabery, stejně jako u ryb, ačkoli se na výměně plynů podílí i kůže.
- Přechod k životu na soušiBěhem metamorfózy se vyvíjejí plíce, žábry se zmenšují nebo mizí a kožní dýchání se stává nezbytným pro podporu života.
- Suchozemský nebo polovodní dospělý jedinecVětšina bezrohých ryb a mnoho mloků používá plicní, kožní a v některých případech i orofaryngeální dýchání. Jejich plíce jsou relativně malé, takže kůže kompenzuje nedostatek dýchací kapacity.
Když se dospělý obojživelník nachází ve vodě, většina výměny plynů probíhá přes kůži. Naproti tomu na souši... střídá plicní a kožní dýchání v závislosti na stupni okolní vlhkosti. Tato kombinace mechanismů mu umožňuje přežít ve vodním i suchozemském prostředí.
Savci
Savci jsou obecně endotermní druhy, známé také jako teplokrevníci. Tato zvířata mají vyšší metabolickou kapacitu než zvířata zvaná chladnokrevní.
Stejně tak je kůže těchto zvířat, jak již bylo zmíněno, poměrně tvrdým orgánem a v několika případech mastnou, což u většiny savců neumožňuje, kožní dech je životaschopný. Existují však lidé, kteří jsou schopni to uskutečnit, ale ve skutečnosti tvoří malé procento populace.
Netopýři jsou schopni přijímat 20% kyslíku, který potřebují k přežití kůží, zatímco lidé jsou schopni absorbovat pouze 1% kyslíku nezbytného pro jejich přežití, což by jim nedovolilo přežít pouze s tímto typem dýchání.
U netopýrů funguje membrána křídel jako velký dýchací povrch. Tato kůže je velmi tenké, silně vaskularizované a je přímo vystavena vzduchu, takže se může významně podílet na výměně plynů. I tak však primární dýchání zůstává plicní.
U lidí a dalších savců je funkce kůže primárně ochranná, regulující teplotu a smyslová. Přítomnost keratin, podkožní tuk a u mnoha druhů husté vlasy To má za následek minimální difúzi plynů a dýchací systém nelze považovat za funkční.
plazi
Protože jejich kůže je téměř úplně tvořena šupinami, schopnost plazů provádět tento typ dýchání je značně snížena. Nicméně, mezi váhami může dojít k jakési výměně plynu, nebo v oblastech, kde je hustota šupin nižší.
V těchto obdobích hibernace pod vodou některé želvy závisí na dýchání kůže kolem kloaky, aby toto období přežily.
Někteří mořští hadi jsou mezitím schopni kožní výměny plynů, kdy absorbují asi 30 % kyslíku, který jejich tělo potřebuje k přežití. To se pro ně stává klíčovým, pokud se potřebují ponořit. Mohou to udělat snížením množství krve proudící do plic a jejím nasměrováním do kapilár v kůži.
Obecně platí, že plazi dýchají primárně plícemi, ale tyto příklady ukazují, jak ve zvláštních situacích, jako je prodloužené ponory nebo hibernaceNěkteré druhy si vyvinuly lokalizované kožní adaptace, které doplňují funkci plic.
Ryby
Tento typ dýchání si také nachází místo v různých druzích ryb po celém světě, ať už mořských nebo sladkovodních. Pokud jde o dýchání, jak již víme, ryby vyžadují výhradně použití svých žáber. Existují však některé ryby, které jsou schopné provádět toto dýchání a které mohou absorbovat mezi nimi 5 a 50 procent kyslíku, které potřebují k přežití přes kůži. To vše samozřejmě bude záviset na typu prostředí, teplotě a dotyčných rybách.
Například u ryb, které berou kyslík ze vzduchu, je velmi důležité dobře provedené dýchání pokožky. U těchto druhů se může stát vzduch absorbovaný kůží 50% z toho, co je k životu nutné. U tohoto druhu jsou známy skoky a korálové ryby.
U ryb, které dýchají převážně ve vodě, může kůže doplňovat funkci žaber, zejména v oblastech s nízkým obsahem rozpuštěného kyslíku. U ryb s obojživelnými návyky, jako jsou některé skákající ryby, které se mohou pohybovat na souši Pro druhy, které přijímají kyslík ze vzduchu, se vlhká, silně vaskularizovaná kůže stává životně důležitou cestou pro udržení výměny plynů, když žábry nemohou optimálně fungovat.
Ostnokožci
V této oblasti můžeme najít mořské ježky, které patří do této rodiny a nacházejí se v hlubinách. Mají četné jehly, které jsou jejich prostředky obrany proti dravcům a jsou schopni dýchat žábry a také jejich kůží.
Stejně tak mohou toto dýchání provádět i mořské okurky. Ačkoli některé z nich mají některé trubice, které jim umožňují dýchat, které jsou blízko konečníku, jsou také schopné dýchat kůží.
Ostnokožci jsou mořští bezobratlí s vápenatou vnitřní kostrou a radiální symetrií. U mnoha z nich je kyslík absorbován skrz povrch těla a malé dermální výběžky které fungují jako kožní žábry. Kožní dýchání je integrováno s jeho vodním cévním systémem, což umožňuje cirkulaci vody bohaté na kyslík a výměnu plynů.
Annelids
Ačkoli jsou v úvodním textu zmíněni obecně, kroužkovci patří mezi skupiny s nejrozvinutějším kožním dýcháním. Kroužkovci jsou měkkotělí, segmentovaní bezobratlí, jako jsou žížaly a pijavice. Nemají plíce ani složité dýchací strukturyProto jsou téměř výhradně závislí na výměně plynů přes kůži.
Jeho obal je pokryt tenkou vrstva hlenu produkovaného žlázamiDíky tomu se udržuje potřebná vlhkost pro rozpouštění kyslíku a jeho difuzi do hojného množství povrchových cév. Tato konstrukce kůže umožňuje druhům, jako jsou žížaly, absorbovat kyslík ze vzduchu i z půdní vody, za předpokladu, že je dostatečně vlhká.
V rámci kroužkovců se rozlišují:
- Mořští mnohoštětinatciVětšinou žijí ve vodě a mohou doplňovat kožní dýchání žaberními strukturami, ale velká část výměny plynů probíhá také přes povrch těla.
- Suchozemští a sladkovodní oligochaetyStejně jako žížaly jsou téměř výhradně závislé na kožním dýchání a potřebují vlhkou půdu, aby se vyhnuly vysychání.
- HirudineaPijavice a příbuzné druhy, které mohou být sladkovodní, mořské nebo suchozemské, také provádějí výměnu plynů prostřednictvím kutikuly, která pokrývá celé jejich tělo.
Insektos
Když mluvíme o hmyzu, můžeme říci, že ačkoli je výměna plynu velkorysá, není to jediný způsob, jak najít své živobytí. Většina hmyz absorbuje potřebný kyslík a uvolňuje oxid uhličitý přes tkáň zvanou kutikula, která se nachází v nejvzdálenější části epidermis bezobratlých.
Existuje několik rodin hmyzu, které potřebují toto dýchání k přenosu hemolymfy do těla, protože nemají definovaný dýchací systém. Hemolymfa je podobná krvi, kterou má hmyz.
Většina suchozemského hmyzu používá k průdušnici systém, jaký by byl jejich dýchací proces. U vodního, polovodního nebo endoparazitického hmyzu je však provádění kožního dýchání nanejvýš důležité, protože nedokáže absorbovat potřebný kyslík průdušnicí.
V těchto zvláštních případech, přímá difúze plynů skrz kutikuluPřes velmi tenké a propustné struktury se dostatečné množství kyslíku do hemolymfy, která omývá tkáně. Tato adaptace je běžná u ponořených larev, vnitřních parazitů a malého hmyzu, který obývá vodní vrstvy.
Konkrétní příklady zvířat s kožním dýcháním
Pro lepší pochopení rozsahu tohoto typu dýchání je užitečné si uvést několik příkladů, kde kůže hraje hlavní roli ve výměně plynů:
- Měkkýši s doplňkovým kožním dýchánímAčkoli mnoho měkkýšů má žábry a dobře vyvinutý dýchací systém, u některých jsou žábry značně redukované nebo modifikované. V těchto případech k výměně plynů dochází převážně na povrchu těla a plášti, které fungují jako další dýchací zóna.
- Hvězdice (ostnokožec)V celosvětových oceánech jsou rozšířeny tisíce druhů. Jejich ramena, která vybíhají z centrálního disku, jsou pokryta malými dermálními strukturami, kterými dochází k difúzi kyslíku. Kyslík z vody zachycují přímou difúzí do svých povrchových tkání.
- Žába (obojživelník)Spolu s ropuchami patří do skupiny anuranů. Jsou to velmi hbití živočichové s dlouhými zadními nohami pro skákání a hladkou, vlhkou kůží. Jako pulci dýchají žábrami a jako dospělí dýchají plícemi. Neustále však kombinují plicní dýchání s kožním, zejména když se nacházejí ve vodě nebo ve velmi vlhkém prostředí.
- Mořský ježek (ostnokožec)S kulovitým tělem pokrytým pohyblivými ostny žije na mořském dně. Ačkoli mnoho druhů dýchá primárně žábrami, u jiných se integument podílí také na výměně plynů, čímž integruje žaberní a kožní dýchání.
- Žížala (oligochaete annelid)Kyslík se rozpouští v hlenu, který pokrývá kůži, a proniká její tenkou vrstvou. Kapiláry tento kyslík zachycují a transportují ho do buněk; oxid uhličitý zase opouští buňky a je vytlačován stejnými kapilárami ven, vždy přes kůži.
- Pijavice (hirudinean annelid)Tito červi, kteří mohou dosáhnout délky několika desítek centimetrů, žijí převážně ve sladkovodních řekách a živí se krví. Nemají samostatný dýchací systém, takže výměna plynů probíhá výhradně přes tenkou vnější kutikulu.
- Ropucha (obojživelník)Jsou robustnější než žáby, mají zrnitou kůži a jedovaté žlázy a pohybují se chůzí nebo skákáním. Jejich dýchání kombinuje žaberní fázi, když jsou pulci, plicní fázi u dospělých jedinců a neustálé kožní dýchání, které je klíčové během jejich života ve vlhkém prostředí.
Pokud dáme všechny výše uvedené dohromady, vidíme, že kožní dýchání se objevuje u velmi rozmanitých skupin: kroužkovců, obojživelníků, ostnokožců, některých ryb, některých plazů a dokonce i malé části savců. Ačkoli základním mechanismem je vždy difúze plynů vlhkou a dobře zavlažovanou vrstvouKaždá skupina si upravila strukturu kůže a životní styl, aby plně využila tento úžasný způsob dýchání.
Závěr
Mnohokrát můžeme v živobytí kolem nás najít různé způsoby, jak musí přežít různí obyvatelé uvedených prostředků. Od létání, chůze, lovu nebo vegetariánství až po dýchání plícemi nebo kůží.
Tam působivé rozdíly po celém světě které můžeme najít u různých druhů. V tomto případě mluvíme o dýchání, což je jedna z nejdůležitějších věcí, které musíme žít, a samozřejmě ta nejnaléhavější.
Když vidíme, jak existují různé druhy, kterým se tak či onak podařilo zůstat naživu, říká nám, že evoluce je možná a že snad v některých blízkých budoucích budou lidé možná schopni získat některá z těchto tajemství nebo získat dovednosti, které nám umožní větší přežití. Stále je toho mnoho, co se můžeme naučit od zvířat a jejich přizpůsobivost a kožní dýchání je fascinujícím příkladem toho, jak život využívá i kůži k získání kyslíku nezbytného pro další existenci.