Przeczytaj
Przeprowadzanie wymiany gazowej (opartej na dyfuzji gazówdyfuzji gazów oddechowych) jest znacznie trudniejsze w wodzie niż na lądzie. Gęste środowisko wodne zawiera mniej tlenu niż powietrze atmosferyczne, ponadto stężenie tlenu w wodzie ulega dużym wahaniom – maleje wraz ze wzrostem temperatury, zasolenia i głębokości. Do wymiany gazowej bezkręgowce wodne wykorzystują powierzchnię ciała lub zróżnicowane narządy wymiany gazowejwymiany gazowej: parapodia, skrzela i skrzelotchawki.
Wymiana gazowa przez powierzchnię ciała
Bezkręgowce wodne o niewielkich rozmiarach i małej aktywności, np. gąbki, parzydełkowce, wirki − prowadzą wymianę gazową całą powierzchnią ciała. Jest to możliwe dzięki dużemu stosunkowi powierzchni ciała do jego objętości u małych zwierząt trójwarstwowych oraz spłaszczonemu i wydłużonemu ciału, np. u wirków. W przypadku dwuwarstwowych parzydełkowców każda komórka ciała, zarówno warstwy zewnętrznej, jak i wewnętrznej, ma kontakt z wodą. Umożliwia to dostarczenie odpowiedniej ilości tlenu do komórek mimo braku wyspecjalizowanych narządów wymiany gazowej. Także u słodkowodnych pierścienic (zarówno skąposzczetów, jak i pijawek), dzięki gęstej sieci włosowatych naczyń krwionośnych, wymiana gazowa zachodzi całą powierzchnią ciała.
U większych i bardziej aktywnych bezkręgowców wodnych powierzchnia ciała nie zapewnia na tyle efektywnej dyfuzji tlenu, by była ona w stanie zaspokoić potrzeby organizmu. Dlatego zwierzęta te wytworzyły narządy wymiany gazowej: parapodia, skrzelotchawki i skrzela.
Parapodia
U niektórych morskich wieloszczetów do wymiany gazowej służą bogato ukrwione wyrostki skrzelowewyrostki skrzelowe, nazywane również skrzelami. Są one umieszczone na bocznych uwypukleniach powłok ciała − parapodiachparapodiach. Zwierzę, poruszając się, wprawia w ruch wodę wokół wyrostków.
Skrzelotchawki
SkrzelotchawkiSkrzelotchawki stanowią narząd wymiany gazowej larw wodnych owadów, np. ważek i jętek. Występują w postaci blaszkowatych, nitkowatych wyrostków odwłokowych, będących uwypukleniem ściany ciała. Do środka skrzelotchawek uchodzą gałęzie chitynowych rurek – tchawek.
Skrzelotchawki mogą mieć różne kształty i występować na segmentach odwłoka (u larw jętek 5–7 par po bokach ciała, u larw ważek równoskrzydłych – trzy na końcu ciała), odnóżach lub w końcowym odcinku jelita tylnego (tzw. skrzela rektalne ważek różnoskrzydłych). Tlen dyfunduje z wody do skrzelotchawek, których tchawki transportują go do komórek ciała, zaś dwutlenek węgla przenika z tchawek, przez nabłonek okrywający skrzelotchawki, do wody.
Skrzela
Skrzela to zbudowane z cienkiego nabłonka wyrostki powłok ciała, które są bogato unaczynione i stale omywane przez wodę. Dyfuzja gazów oddechowych zachodzi zgodnie z gradientem (różnicą) ich ciśnień parcjalnych. Tlen dyfunduje z wody do skrzeli, gdy jego ciśnienie parcjalneciśnienie parcjalne w wodzie bezpośrednio omywającej skrzela jest wyższe niż we krwi docierającej do skrzeli. Na skutek dyfuzji tlenu szybko spada jego ciśnienie parcjalne w wodzie przylegającej do nabłonka skrzeli. Odtlenowana krew szybciej dociera do skrzeli niż zachodzi wymiana wody omywającej skrzela na dobrze natlenowaną. Mała różnica ciśnień parcjalnych tlenu w wodzie i we krwi utrudnia wówczas dyfuzję tlenu z wody do komórek nabłonka skrzeli, a następnie do krwi.
Taka sytuacja grozi uduszeniem, szczególnie zwierzętom mało aktywnym, żyjącym w wodzie stojącej, o słabych prądach oraz tym, których skrzela znajdują się na zewnątrz ciała. Skrzela te wystają poza ciało, przez co zwiększają opór organizmu podczas poruszania się, ponadto nie są osłonięte, co naraża je na uszkodzenia mechaniczne. Aby wymusić ruch wokół skrzeli i napływ wody wysyconej tlenem, co zwiększa efektywność wymiany gazowej, zwierzęta wytworzyły dodatkowe przystosowania, np. rzęski lub wyrostki na powierzchni skrzeli. Niektóre zwierzęta wykorzystują ruchy odnóży, na których znajdują się skrzela, inne zaś (np. ośmiornice i kałamarnice) pobierają i usuwają wodę omywającą skrzela.
Słownik
ciśnienie, jakie wywierałby na ścianki naczynia składnik mieszaniny gazów, gdyby sam zajmował całą objętość tego naczynia
samorzutne, nieodwracalne mieszanie się cząsteczek lub jonów w wyniku ich chaotycznych ruchów; zachodzi zgodnie z różnicą stężeń − ze środowiska o większym stężeniu do środowiska o mniejszym stężeniu, aż do uzyskania stanu równowagi
narządy ruchu wieloszczetów; nieczłonowane uwypuklenia bocznych ścian metamerów (pierścieni), po parze na każdym z nich
narządy oddechowe służące do wymiany gazowej w wodzie, zamknięte w specjalnych komorach skrzelowych (u ryb − w jamie skrzelowej)
narządy oddechowe w postaci wypustek powierzchni ciała, okryte cienkim nabłonkiem, umożliwiające wymianę gazową w wodzie
narząd wymiany gazowej larw owadów wodnych w postaci blaszkowatych lub nitkowatych wyrostków z tchawkami, umiejscowionych na odnóżach, odwłoku lub w końcowym odcinku jelita
(l.mn. ostia); parzysty otwór w sercu stawonogów, którym krew dostaje się z hemocelu do serca
proces wymiany gazów oddechowych (tlenu i dwutlenku węgla) między organizmem a otoczeniem oraz między płynami ustrojowymi a komórkami ciała; opiera się na zjawisku dyfuzji − zgodnie z różnicą ciśnień parcjalnych
narząd oddechowy u wieloszczetów morskich; zmodyfikowany wąs grzbietowy gałęzi grzbietowej