Biologie pro Obory II

Obrázek 1. Buňka jednobuněčné řasy Ventricaria ventricosa je jednou z největších známých a dosahuje průměru jednoho až pěti centimetrů. Stejně jako všechny jednobuněčné organismy, v. ventricosa vyměňuje plyny přes buněčnou membránu.

všechny aerobní organismy vyžadují kyslík k provádění svých metabolických funkcí. Podél evolučního stromu různé organismy vymyslely různé způsoby získávání kyslíku z okolní atmosféry. Prostředí, ve kterém zvíře žije, velmi určuje, jak zvíře dýchá. Složitost dýchacího systému koreluje s velikostí organismu. Jak se velikost zvířat zvyšuje, difúzní vzdálenosti se zvyšují a poměr povrchové plochy k objemu klesá. V jednobuněčných organismech je difúze přes buněčnou membránu dostatečná pro dodávání kyslíku do buňky (Obrázek 1).

difúze je pomalý, pasivní transportní proces. Aby difúze byla proveditelným prostředkem pro zajištění kyslíku do buňky, musí rychlost absorpce kyslíku odpovídat rychlosti difúze přes membránu. Jinými slovy, pokud by buňka byla velmi velká nebo silná, difúze by nebyla schopna dostatečně rychle poskytnout kyslík dovnitř buňky. Proto, závislost na difúzní jako prostředek získání kyslíku a odstraňování oxidu uhličitého zůstává možné pouze pro malé organismy, nebo ty s velmi zploštělé těla, sucs jako mnoho ploštěnci (Paraziti). Větší organismy musel vyvíjet specializované dýchacích tkání, jako žábry, plic a dýchacích cest, doprovázený komplexní oběhového systému, transport kyslíku po celou dobu jejich celého těla.

Přímé Šíření

Obrázek 2. Proces dýchání tohoto plochého červa funguje difúzí přes vnější membránu. (kredit: Stephen Childs)

u malých mnohobuněčných organismů je difúze přes vnější membránu dostatečná k uspokojení jejich potřeb kyslíku. Výměna plynů přímou difúzí přes povrchové membrány je účinná pro organismy menší než 1 mm v průměru. V jednoduchých organismech, jako jsou cnidarians a flatworms, je každá buňka v těle blízká vnějšímu prostředí. Jejich buňky jsou udržovány vlhké a plyny rychle difundují přímou difúzí. Flatworms jsou malé, doslova ploché červy,které“ dýchají “ difúzí přes vnější membránu (Obrázek 2). Plochý tvar těchto organismů zvětšuje povrchovou plochu pro difúzi a zajišťuje, že každá buňka v těle je blízko vnějšího povrchu membrány a má přístup k kyslíku. Pokud by plochý červ měl válcové tělo, pak by buňky ve středu nemohly dostat kyslík.

kůže a žábry

žížaly a obojživelníci používají svou kůži (integument) jako dýchací orgán. Hustá síť kapilár leží těsně pod kůží a usnadňuje výměnu plynů mezi vnějším prostředím a oběhovým systémem. Dýchací povrch musí být udržován vlhký, aby se plyny rozpustily a difundovaly přes buněčné membrány.

obrázek 3. Tento obyčejný kapr, stejně jako mnoho jiných vodních organismů, má žábry, které mu umožňují získat kyslík z vody. (úvěra: „Guitardude012“ /Wikimedia Commons)

organismy, které žijí ve vodě, potřebují získat kyslík z vody. Kyslík se rozpouští ve vodě, ale v nižší koncentraci než v atmosféře. Atmosféra má zhruba 21 procent kyslíku. Ve vodě je koncentrace kyslíku mnohem menší. Ryby a mnoho dalších vodních organismů vyvinuly žábry, aby přijímaly rozpuštěný kyslík z vody (obrázek 3). Žábry jsou tenká tkáňová vlákna, která jsou vysoce rozvětvená a složená. Když voda prochází přes žábry, rozpuštěný kyslík ve vodě rychle difunduje přes žábry do krevního řečiště. Oběhový systém pak může přenášet okysličenou krev do ostatních částí těla. U zvířat, které obsahují coelomic tekutiny místo krve, kyslík difunduje přes gill povrchy do coelomic tekutiny. Žábry se nacházejí u měkkýšů, kroužkovců a korýšů.

skládané povrchy žábrů poskytují velkou povrchovou plochu, aby se zajistilo, že ryba dostane dostatek kyslíku. Difúze je proces, při kterém materiál cestuje z oblastí s vysokou koncentrací do nízké koncentrace, dokud není dosaženo rovnováhy. V tomto případě krev s nízkou koncentrací molekul kyslíku cirkuluje žábry. Koncentrace molekul kyslíku ve vodě je vyšší než koncentrace molekul kyslíku v žábrách. Výsledkem je, že molekuly kyslíku difundují z vody (vysoká koncentrace) do krve (nízká koncentrace), jak je znázorněno na obrázku 4. Podobně molekuly oxidu uhličitého v krvi difundují z krve (vysoká koncentrace) do vody (nízká koncentrace).

obrázek 4. Jak voda proudí přes žábry, kyslík se přenáší do krve žilami. (úvěr „ryby“: změna práce Duane Raver, NOAA)

Tracheální Systémy

obrázek 5. Hmyz provádí dýchání přes tracheální systém.

dýchání hmyzu je nezávislé na jeho oběhovém systému; proto krev nehraje přímou roli v transportu kyslíku. Hmyz mají vysoce specializovaný typ dýchacího systému tzv. tracheální systém, který se skládá ze sítě malých trubek, které přenáší kyslík do celého těla. Tracheální systém je nejpřímějším a nejúčinnějším respiračním systémem u aktivních zvířat. Trubky v tracheálním systému jsou vyrobeny z polymerního materiálu zvaného chitin.

hmyzí těla mají otvory, nazývané spiracles, podél hrudníku a břicha. Tyto otvory se připojují k trubkové síti, což umožňuje průchodu kyslíku do těla (Obr.54) a regulaci difúze CO2 a vodní páry. Vzduch vstupuje a opouští tracheální systém spiracles. Někteří hmyz mohou větrat tracheální systém pohyby těla.

Přispějte!

Vylepšete tuto stránkuučit se více