Warunki wymiany gazowejwymiana gazowawymiany gazowej zależą od środowiska oddechowego: powietrza lub wody. Główne gazy uczestniczące w wymianie to tlen i dwutlenek węgla. Tlen w powietrzu występuje w postaci gazowej, a w wodzie – w rozpuszczonej. Dwutlenek węgla w powietrzu również ma postać gazową, natomiast w wodzie znajduje się w postaci jonu wodorowęglanowego.

Czynnikiem, który w największym stopniu wpływa na zawartość tlenu w wodzie, jest przenikanie tego pierwiastka z powietrza atmosferycznego oraz występowanie roślinności wodnej, wytwarzającej tlen w procesie fotosyntezy. Cząsteczki tlenu z powietrza atmosferycznego przechodzą przez powierzchnię wody i rozpuszczają się w niej, dlatego w warstwie powierzchniowej jest dużo więcej tlenu niż w warstwach położonych głębiej.

W głębsze warstwy zbiorników wodnych opada woda bogata w dwutlenek węgla. Jest on rozpuszczalny w wodzie i tworzy z nią kwas węglowy, który dysocjuje częściowo bądź całkowicie, tworząc jon wodorowęglanowy (HCOIndeks dolny 3₃Indeks górny −⁻) lub węglanowy (COIndeks dolny 3₃Indeks górny 2−²⁻).

W powietrzu dwutlenek węgla występuje w śladowych ilościach (ok. 0,04%). Jest źródłem węgla w procesie fotosyntezy. Jego stężenie zmienia się sezonowo oraz w zależności od szerokości geograficznej. Zmiany stężenia w pobliżu powierzchni ziemi mają także charakter lokalny.

Poniższa tabela przedstawia porównanie warunków wymiany gazowej w powietrzu i wodzie.

Rozpuszczalność tlenu w wodzie maleje wraz ze wzrostem temperatury wody i stopnia zasolenia oraz ze spadkiem ciśnienia. Rozpuszczalność dwutlenku węgla w wodzie maleje wraz ze wzrostem temperatury.

RKsAPoHthxCtZ

Fotografia przedstawia krajobraz górski sfotografowany w trakcie zachodu słońca. Przez środek zdjęcia płynie szeroka rzeka. Z prawej strony brzeg jest płaski, w tle znajduje się kilka drzew. Równolegle do rzeki przebiega pasmo porośniętych drzewami gór. Po lewej stronie na brzegu rosną drzewa liściaste, tuż za nimi znajduje się pasmo gór. Oba pasma spotykają się na horyzoncie. Niebo ma kolor żółto – pomarańczowy na linii horyzontu, a na górze ciemnoniebieski. Znajdują się na nim nieliczne chmury.

Większa gęstość i większa lepkość wody powodują, że dyfuzjadyfuzjadyfuzja tlenu zachodzi wolniej. Dodatkowo na zawartość tlenu w wodzie mają wpływ:

• szybkość przepływu wody (im większa, tym większe napowietrzenie);

• intensywność metaboliczna organizmów;

• zanieczyszczenia oraz ilość materii organicznej zgromadzonej na dnie zbiornika wodnego.

Wszystkie te czynniki sprawiły, że zwierzęta wodne wykształciły takie powierzchnie wymiany gazowej, które umożliwiają sprawne pobieranie tlenu i usuwanie z organizmu dwutlenku węgla mimo trudności, jakie stwarza woda jako środowisko oddechowe. Więcej na temat wymiany gazowej u tych organizmów znajdziesz w e‑materiałach: Narządy wymiany gazowej u wodnych bezkręgowców oraz Mechanizm wymiany gazowej w skrzelach ryb.

Powietrze stanowi dogodne środowisko wymiany gazowej. Duża i stała zawartość tlenu, niska zawartość procentowa dwutlenku węgla, mała gęstość i lepkość pozwalają na swobodną wymianę gazów oddechowych. Problem stanowi jedynie wysychanie powierzchni oddechowych.

Słownik