Žiaunos: savybės, funkcijos, rūšys ir svarba

Žiaunos ar žiaunos yra vandens gyvūnų kvėpavimo organai, jie atlieka individo deguonies keitimąsi su aplinka. Jie pasireiškia iš labai paprastų formų bestuburiuose, į sudėtingas struktūras, išsivysčiusias stuburiniuose gyvūnuose, kurias sudaro tūkstančiai specializuotų lamelių, esančių žiaunų ertmėje, vėdinamoje nuolatiniu vandens srautu.

Ląstelės reikalauja energijos, kad veiktų, ši energija gaunama iš cukraus ir kitų medžiagų apykaitos procese vadinamų ląstelių kvėpavimo. Daugelyje rūšių ore esantis deguonis naudojamas kaip energija ir anglies dioksidas yra pašalinami kaip atliekos.

Būdas, kuriuo organizmai laikosi dujų mainų su aplinka, veikia tiek kūno formą, tiek aplinką, kurioje jis gyvena.

Vandens aplinkoje yra mažiau deguonies nei antžeminė aplinka, o deguonies sklaidos yra lėčiau nei ore. Vandenyje ištirpusio deguonies kiekis sumažėja, kai temperatūra didėja ir srovė mažėja.

Mažiau išsivysčiusioms rūšims nereikia specialių kvėpavimo takų struktūrų, kurios atitiktų jų pagrindines funkcijas. Tačiau didesnėse šalyse būtina turėti sudėtingesnes mainų sistemas, kad jos galėtų tinkamai padengti savo medžiagų apykaitos poreikius.

Žiaunos randamos bestuburiuose ir stuburiniuose gyvūnuose, gali būti siūlų pavidalo, laminarinės ar arborescencinės, turinčios daug kapiliarų, taip pat jas stebime viduje arba išorėje.

Yra gyvūnų, kurie gyvena pakrantės teritorijoje, pavyzdžiui, moliuskai ir krabai, kurie gali aktyviai kvėpuoti vandenyje ir ore esančiomis žiaunomis, kol jie išlieka drėgni. Skirtingai nuo kitų vandens organizmų, kurie užsikrečia paliekant vandenį, nepaisant turimos deguonies gausos.

Bendrosios charakteristikos

Deguonies kiekis ore yra apie 21%, o vandenyje jis ištirpinamas tik 1%. Šis variantas privertė vandens organizmus sukurti tokias struktūras, kaip žiaunos, skirtos išskirtinai deguonies gavybai.

Žiaunos gali tapti tokios veiksmingos, kad pasiekia 80% deguonies ištraukimo greitį, tris kartus didesnį nei žmogaus plaučiuose.

Vandens organizmų įvairovė

Šie kvėpavimo organai išsivystė labai įvairiuose vandens organizmuose, tam tikruose gyvavimo ciklo etapuose galime rasti įvairių rūšių moliuskų, kirminų, vėžiagyvių, dygiaodžių, žuvų ir net roplių.

Formų įvairovė

Dėl šios priežasties jie labai skiriasi savo forma, dydžiu, vieta ir kilme, todėl kiekvienos rūšies gyvūnai yra pritaikyti.

Labiausiai išsivysčiusiems vandens gyvūnams padidėjęs dydis ir judumas nustatė didesnį deguonies poreikį. Vienas iš šios problemos sprendimo būdų buvo žiaunų augimas.

Pavyzdžiui, žuvys turi daug raukšlių, kurie yra atskirti vienas nuo kito vandeniu. Tai suteikia jiems didelį dujų mainų paviršių, kuris leidžia jiems pasiekti maksimalų efektyvumą.

Jautrūs organai

Žiaunos yra labai jautrūs organai, jautrūs fiziniams sužalojimams ir ligoms, kurias sukelia parazitai, bakterijos ir grybai. Dėl šios priežasties manoma, kad mažiau išsivysčiusios žiaunos yra išorinio tipo.

Traumos

Kaulinių žuvų žiaunose, kuriose yra didelių cheminių teršalų, pvz., Sunkiųjų metalų, suspenduotų kietųjų dalelių ir kitų toksiškų medžiagų, patiriama morfologinė žala arba sužalojimai, vadinami edema.

Tai sukelia žiauninių audinių nekrozę, o sunkiais atvejais gali sukelti organizmo mirtį, pakeitus kvėpavimą.

Dėl šios savybės mokslininkai dažnai naudoja žuvų žiaunus kaip svarbius vandens užterštumo biomarkerius.

Funkcijos

Pagrindinė žiaunų funkcija, skirta ir bestuburiams organizmams, ir stuburiniams gyvūnams, yra individualaus žmogaus vandens ir vandens aplinkos keitimosi procesas.

Kadangi deguonies prieinamumas vandenyje yra mažesnis, vandens gyvūnai turi dirbti sunkiau tam, kad užfiksuotų tam tikrą deguonies tūrį, o tai reiškia įdomią situaciją, nes tai reiškia, kad didelė dalis gauto deguonies bus panaudota paieškoje. deguonies

Žmogus naudoja 1–2% jo metabolizmo, kai jis ramiai pasiekia plaučių vėdinimą, o ramybės metu žuvys turi maždaug 10–20% žiaunų vėdinimo.

Žiaunos taip pat gali sukurti antrines funkcijas tam tikrose rūšyse, pavyzdžiui, kai kuriuose moliuskuose jos buvo pakeistos prisidedant prie maisto surinkimo, nes jos yra organai, kurie nuolat filtruoja vandenį.

Įvairiuose vėžiagyviuose ir žuvyse jie taip pat atlieka aplinkoje esančių medžiagų koncentracijos organizme osmotinį reguliavimą, nustatydami atvejus, kai jie yra atsakingi už toksinių elementų išsiskyrimą.

Kiekviename vandens organizmo tipe žiaunos turi ypatingą veikimą, kuris priklauso nuo evoliucijos laipsnio ir kvėpavimo sistemos sudėtingumo.

Kaip jie veikia?

Apskritai, žiaunos veikia kaip filtrai, kurie gaudo deguonį O ₂, esančius vandenyje, būtinus gyvybiškai svarbioms funkcijoms atlikti ir anglies dioksido CO ₂ šalinimui iš organizme esančių atliekų.

Kad būtų pasiektas šis filtravimas, reikia nuolatinio vandens srauto, kurį gali sukelti išorinių žiaunų judėjimas kirminuose, individo judėjimai, atliekami ryklių pagalba, arba pumpuojant operą į kaulinę žuvį.

Dujų mainai vyksta per difuziją, susijusią su vandeniu ir žarnyne esančiu kraujo skysčiu.

Efektyviausia sistema vadinama priešingos srovės srautu, kai kraujas, tekantis per šakinius kapiliarus, liečiasi su vandeniu, kuriame yra daug deguonies. Gaminamas koncentracijos gradientas, leidžiantis patekti į deguonį per žiaunų plokšteles ir jų difuziją į kraujo skystį, tuo pačiu metu, kai anglies dioksidas išsklaido išorę.

Jei vanduo ir kraujo tekėjimas būtų ta pačia kryptimi, tokie patys deguonies suvartojimo rodikliai nebūtų pasiekti, nes šios dujų koncentracijos greitai išlygins palei žiaunų membranas.

Tipai (išoriniai ir vidiniai)

Žiaunos gali atsirasti išorinėje arba vidinėje organizmo dalyje. Šis diferencijavimas iš esmės priklauso nuo evoliucijos laipsnio, buveinės tipo, kur jis vystosi, ir kiekvienos rūšies ypatumų.

Išorės žiaunos

Išorės žiaunos dažniausiai pastebimos mažiau išsivysčiusiose bestuburių rūšyse ir laikinai ankstyvuose roplių vystymosi etapuose, nes jie praranda po to, kai patiria metamorfozę.

Šis žiaunų tipai turi tam tikrų trūkumų, pirmiausia dėl to, kad jie yra subtilūs, todėl yra linkę patirti nusivylimus ir pritraukti plėšrūnus. Organizmuose, kurie turi judėjimą, jie trukdo jų judėjimui.

Būdami tiesioginio kontakto su išorine aplinka, jie paprastai yra labai jautrūs ir gali lengvai paveikti nepalankius aplinkos veiksnius, pvz., Prastą vandens kokybę arba toksiškų medžiagų buvimą.

Jei žaizdos yra pažeistos, labai tikėtina, kad atsiras bakterijų, parazitų ar grybelinių infekcijų, kurios, priklausomai nuo sunkumo, gali sukelti mirtį.

Vidinės žiaunos

Vidinės žiaunos, nes jos yra veiksmingesnės už išorines žiaunas, atsiranda didesniuose vandens organizmuose, tačiau turi skirtingą specializacijos lygį, priklausomai nuo to, kaip išsivystė rūšis.

Paprastai tai yra kamerose, kurios jas apsaugo, tačiau joms reikalingos srovės, leidžiančios jiems nuolat palaikyti ryšį su išorine aplinka, kad atitiktų dujų mainus.

Žuvys taip pat sukūrė kalkakmenio dangtelius, vadinamus operuliais, kurie atitinka žiaunų apsaugos funkcijas, veikia kaip vartai, ribojantys vandens srautą ir siurbdami vandenį.

Reikšmė

Žiaunos yra gyvybiškai svarbios vandens organizmų išlikimui, nes jos atlieka būtiną vaidmenį ląstelių augimui.

Be kvėpavimo ir pagrindinės kraujotakos sistemos dalies, jie gali prisidėti prie tam tikrų moliuskų šėrimo, veikia kaip nuodingų medžiagų išskyrimo sistemos ir reguliuoja skirtingus jonus organizmuose, kurie išsivystė kaip žuvys.

Moksliniai tyrimai rodo, kad asmenys, patyrę žalos šakinei kvėpavimo sistemai, vystosi lėčiau ir yra mažesni, yra labiau linkę į infekcijas ir kartais rimtus sužalojimus, tai gali įvykti mirties atveju.

Žiaunos pasiekė prisitaikymą prie įvairiausių buveinių ir aplinkos sąlygų, leidžiančios gyventi praktiškai anoksinėmis ekosistemomis.

Žiaunų specializacijos lygis yra tiesiogiai susijęs su rūšies evoliucine faze, ir jie tikrai yra efektyviausias būdas gauti deguonies vandens sistemose.