Przeprowadzanie wymiany gazowej (opartej na dyfuzji gazówdyfuzjadyfuzji 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 gazowejwymiana gazowawymiany gazowej: parapodia, skrzela i skrzelotchawki.

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.

U niektórych morskich wieloszczetów do wymiany gazowej służą bogato ukrwione wyrostki skrzelowewyrostki skrzelowe na parapodiachwyrostki skrzelowe, nazywane również skrzelami. Są one umieszczone na bocznych uwypukleniach powłok ciała − parapodiachparapodiaparapodiach. Zwierzę, poruszając się, wprawia w ruch wodę wokół wyrostków.

SkrzelotchawkiskrzelotchawkiSkrzelotchawki 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.

RnlYst8bBzvWQ

Ilustracja przedstawia budowę larwy jętki. Ma ona podłużną, segmentową budowę, posiada trzy pary odnóży, podwójne czułki i duże oczy. Na trzecim segmencie znajdują się zawiązki dwóch niewielkich skrzydeł. Tylna część segmentów odwłoka jest pokrytych skrzelotchawkami. Na końcu odwłoka znajdują się także skrzelotchawki przypominające kształtem płetwy. Strzałkami oznaczono i podpisano części ciała: czułek, oko, zawiązki skrzydeł, odnóże i skrzelotchawki. Poniżej znajduje się zbliżenie na skrzelotchawkę, na której zaznaczono tchawki. Przypomina ona kształtem owalny liść z licznymi, iglastymi wypustkami.

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 (cząsteczkowe)ciśnienie 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.

Skrzela zewnętrzne

Skrzela zewnętrzne

Skrzela zewnętrzneskrzela zewnętrzneSkrzela zewnętrzne mają postać pierzastych, rozgałęzionych wyrostków powłok ciała u nasady odnóży tułowiowych lub wyrostków ich części nasadowej. Występują u niektórych skorupiaków, np. kryla, dafni (rozwielitki).

RlTttUVvGPSld

Ilustracja przedstawia budowę dafni (rozwielitki). Ma ona ciało bocznie spłaszczone, silnie skrócone, prześwitujące, kuliste. Zbudowana jest z głowy, tułowia oraz odwłoka. Na głowie występuje oko oraz dwie pary czułków. Czułki pierwszej pary są krótkie, natomiast drugiej silnie rozwinięte, długie i dwugałęziowe. Odwłok jest zlany z tułowiem. Rozwielitka wyposażona jest w pięć par silnie spłaszczonych odnóży tułowiowych. Strzałkami zaznaczono i podpisano na rysunku części ciała: oko, czułki I pary i II pary, uchyłek jelita, mięśnie czułków przewód pokarmowy, serce, komorę lęgową z jajami, jajnik, odnóża tułowiowe ze skrzelami, widełki odwłokowe (furka) i odbyt.

Skrzela wewnętrzne

Skrzela wewnętrzne

Skrzela wewnętrzneskrzela wewnętrzneSkrzela wewnętrzne, podobnie jak zewnętrzne, mają cienką, silnie ukrwioną, dużą powierzchnię wymiany gazowej. W przeciwieństwie do wyrostków wystających ponad powierzchnię ciała, są one schowane pod powłoką ciała, w specjalnych komorach. Takie umiejscowienie wymaga wytworzenia struktur doprowadzających do nich wodę bogatą w tlen i odprowadzających wodę przesyconą dwutlenkiem węgla.

RtwtVJBc7QO4o

Ilustracja przedstawia budowę wewnętrzną małży. Strzałkami oznaczono: muszlę, płaszcz, jamę płaszczową, serce, jelito, nogę, skrzela, pory oraz syfon wpustowy i syfon wypustowy.

R1MwxD25f1AiS

Ilustracja przedstawia skrzela głowonogów z zaznaczonym lejkiem.

Skrzela wewnętrzne skorupiaków, np. raka, kraba czy homara to pierzaste, silnie ukrwione powierzchnie oddechowe, schowane w komorze skrzelowej.

RaVbLLypHNJ6a

Ilustracja przedstawia przekrój przez ciało raka i obok zbliżenie na skrzela. Niebieskimi strzałkami zaznaczono kierunek przepływu hemolimfy od zatoki przez skrzela do serca.

Rg7BHCtRVBGG0

Ilustracja przedstawia przekrój poprzeczny przez ramię rozgwiazdy na którym zaznaczono obecne w powłoce ciała skrzela powłokowe.

U zaliczanych do szkarłupni strzykw występują tzw. płuca wodne, czyli rozgałęzione, parzyste narządy oddechowe uchodzące do kloaki.

Słownik