Charakteristické žiabre, funkcie, typy a význam



žiabre alebo žiabre sú respiračné orgány vodných živočíchov, majú za úlohu vykonávať výmenu kyslíka jednotlivca s prostredím. Prejavujú sa od veľmi jednoduchých foriem v bezstavovcoch, až po komplexné štruktúry vyvinuté v stavovcoch, ktoré tvoria tisíce špecializovaných lamiel umiestnených v žiabrovej dutine, ktorá je vetraná nepretržitým prúdom vody.

Bunky potrebujú energiu na fungovanie, táto energia sa získava z rozkladu cukrov a iných látok v metabolickom procese nazývanom bunkové dýchanie. Vo väčšine druhov sa kyslík prítomný vo vzduchu používa ako energia a oxid uhličitý sa vylučuje ako odpad.

Spôsob, akým organizmy vyhovujú výmene plynov s ich prostredím, je ovplyvnený rovnako tvarom tela ako prostredím, v ktorom žije..

Vodné prostredie má menej kyslíka ako suchozemské prostredie a difúzia kyslíka je pomalšia ako vo vzduchu. Množstvo kyslíka rozpusteného vo vode klesá s rastúcou teplotou a klesá prúd.

Menej vyvinuté druhy nevyžadujú špecializované respiračné štruktúry na uspokojenie ich základných funkcií. Vo väčších je však nevyhnutné mať komplexnejšie systémy výmeny, aby mohli adekvátne pokryť svoje metabolické potreby.

Žiabre sa nachádzajú v bezstavovcoch a stavovcoch, môžu byť vo forme nití, laminárnych alebo stromových kvetov obdarených mnohými kapilárami, pozorujeme ich aj vnútorne alebo navonok.

Existujú zvieratá, ktoré žijú v pobrežnej oblasti, ako sú mäkkýše a kraby, ktoré sú schopné aktívne dýchať žiabre vo vode a vo vzduchu, pokiaľ zostanú vlhké. Na rozdiel od zvyšku vodných organizmov, ktoré sa udusia pri opúšťaní vody napriek množstvu dostupného kyslíka.

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Funkcie
  • 3 Ako fungujú?
  • 4 typy (externé a interné)
    • 4.1 Vonkajšie žiabre
    • 4.2 Vnútorné žiabre
  • 5 Význam
  • 6 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Množstvo kyslíka prítomného vo vzduchu je približne 21%, zatiaľ čo vo vode sa rozpúšťa len v pomere 1%. Táto variácia prinútila vodné organizmy, aby vytvorili štruktúry ako žiabre, určené výlučne na extrakciu kyslíka.

Žiabre môžu byť také účinné, že dosahujú mieru extrakcie kyslíkom 80%, čo je trikrát vyššie množstvo, než aké sa vyskytuje v ľudských pľúcach zo vzduchu..

Rôzne vodné organizmy

Tieto dýchacie orgány sa vyvinuli v širokej škále vodných organizmov, v určitých fázach ich životného cyklu nájdeme rôzne druhy žiabier v mäkkýšoch, červoch, kôrovcoch, ostnokožcoch, rybách a dokonca plazoch..

Rôzne formy

V dôsledku toho sa značne líšia svojím tvarom, veľkosťou, polohou a pôvodom, čo vedie k špecifickým úpravám v každom druhu.

Pre najrozvinutejšie vodné živočíchy zvýšenie veľkosti a mobility určilo väčšiu potrebu kyslíka. Jedným z riešení tohto problému bolo zvýšenie plochy žiabier.

Napríklad ryby majú vysoký počet záhybov, ktoré sú od seba oddelené vodou. To im dáva veľký výmenný povrch plynu, čo im umožňuje dosiahnuť ich maximálnu účinnosť.

Citlivé orgány

Žiabre sú veľmi citlivé orgány, náchylné na fyzické zranenia a choroby spôsobené parazitmi, baktériami a hubami. Z tohto dôvodu sa všeobecne predpokladá, že menej vyvinuté žiabre sú externého typu.

zranenia

V kostnatých rybách trpia žiabre, ktoré čelia vysokým koncentráciám chemických znečisťujúcich látok, ako sú ťažké kovy, suspendované látky a iné toxické látky, morfologickému poškodeniu alebo poraneniu nazývanému edém..

Spôsobujú nekrózu tkaniva žiabrov a v závažných prípadoch môžu dokonca spôsobiť smrť organizmu zmenou dýchania..

Vďaka tejto charakteristike vedci často používajú žiabre rýb ako dôležité biomarkery kontaminácie vo vodnom prostredí.

funkcie

Hlavnou funkciou žiabrov, či už ide o bezstavovcové organizmy alebo stavovce, je ovplyvniť proces výmeny plynov jednotlivca s vodným prostredím..

Pretože dostupnosť kyslíka je nižšia vo vode, vodné živočíchy musia pracovať tvrdšie, aby zachytili určitý objem kyslíka, čo predstavuje zaujímavú situáciu, pretože to znamená, že väčšia časť získaného kyslíka bude znovu použitá. kyslík.

Človek využíva 1 až 2% svojho metabolizmu, keď v pokoji na dosiahnutie ventilácie pľúc, zatiaľ čo ryby v pokoji vyžadujú približne 10 až 20% na dosiahnutie ventilácie žiabrov..

Žiabre môžu tiež vyvinúť sekundárne funkcie u niektorých druhov, napríklad v niektorých mäkkýšoch boli tieto modifikované tak, aby prispievali k zachytávaniu potravy, pretože sú to orgány, ktoré vodu nepretržite filtrujú..

U rôznych kôrovcov a rýb vykonávajú tiež osmotickú reguláciu koncentrácie látok dostupných v životnom prostredí vo vzťahu k organizmu, pričom zisťujú prípady, keď sú zodpovedné za vylučovanie toxických prvkov..

V každom type vodného organizmu majú žiabre zvláštnu funkciu, ktorá závisí od stupňa vývoja a zložitosti dýchacieho systému..

Ako fungujú?

Všeobecne platí, že žiabre fungujú ako filtre, ktoré zachytávajú kyslík2 ktorý sa nachádza vo vode, ktorý je nevyhnutný na plnenie jeho životne dôležitých funkcií a vylučuje oxid uhličitý CO2 odpadu, ktorý je prítomný v tele.

Na dosiahnutie tejto filtrácie je potrebné konštantné prúdenie vody, ktoré môže byť vyvolané pohybmi vonkajších žiabier v červoch, pohybom jedinca vykonávaného žralokami alebo čerpaním operkuly do kostí rýb..

Výmena plynu prebieha prostredníctvom difúzie kontaktov medzi vodou a krvnou tekutinou obsiahnutou v žiabre.

Najúčinnejší systém sa nazýva protiprúdový prúd, kde krv, ktorá preteká vetvami kapilár, prichádza do styku s vodou bohatou na kyslík. Vytvára sa gradient koncentrácie, ktorý umožňuje vstup kyslíka cez žiabrovky a ich difúziu do krvnej tekutiny, pričom oxid uhličitý difunduje do vonkajšieho prostredia..

Ak by prietok vody a krvi boli v rovnakom smere, nedosiahli by sa rovnaké rýchlosti príjmu kyslíka, pretože koncentrácie tohto plynu by sa rýchlo vyrovnávali pozdĺž žiabrových membrán..

Typy (externé a interné)

Žiabre sa môžu objaviť vo vonkajšej alebo vnútornej časti organizmu. Táto diferenciácia je predovšetkým dôsledkom stupňa vývoja, typu biotopu, v ktorom sa vyvíja, a osobitných charakteristík každého druhu..

Vonkajšie žiabre

Vonkajšie žiabre sa pozorujú väčšinou u menej vyvinutých druhov bezstavovcov a dočasne v ranných štádiách vývoja plazov, pretože ich strácajú po premene na metamorfózu..

Tento typ žiabier má určité nevýhody, najprv preto, že sú jemné prívesky sú náchylné trpieť odreniny a priťahujú predátorov. V organizmoch, ktoré sa pohybujú, bránia ich pohybu.

Keď sú v priamom kontakte s vonkajším prostredím, sú zvyčajne veľmi citlivé a môžu byť ľahko ovplyvnené nepriaznivými environmentálnymi faktormi, ako je zlá kvalita vody alebo prítomnosť toxických látok..

Ak sú žiabre poškodené, je veľmi pravdepodobné, že sa vyskytnú bakteriálne, parazitné alebo plesňové infekcie, ktoré v závislosti od závažnosti môžu viesť k smrti..

Vnútorné žiabre

Vnútorné žiabre, pretože sú účinnejšie ako vonkajšie žiabre, sa vyskytujú vo väčších vodných organizmoch, ale majú rôzne úrovne špecializácie v závislosti od toho, ako sa tento druh vyvinul..

Tieto sú zvyčajne umiestnené v kamerách, ktoré ich chránia, ale potrebujú prúd, ktorý im umožňuje stály kontakt s vonkajším prostredím, aby vyhovoval výmene plynov.

Ryby tiež vyvinuli vápnité kryty nazývané operkula, ktoré plnia funkciu ochrany žiabrov, pôsobia ako brány, ktoré obmedzujú prietok vody a tiež čerpajú vodu..

dôležitosť

Žiabre sú základom pre prežitie vodných organizmov, pretože majú nenahraditeľnú úlohu pri raste buniek.

Okrem dýchania a sú dôležitou súčasťou obehového systému, môžu prispieť k kŕmeniu určitých mäkkýšov, fungovať ako vylučovacie systémy toxických látok a regulovať rôzne ióny v organizmoch, ktoré sa vyvinuli ako ryby..

Vedecké štúdie ukazujú, že jedinci, ktorí utrpeli poškodenie vetvenia dýchacích ciest, majú pomalší vývoj a sú menšie, sú náchylnejší k infekciám a niekedy vážnym zraneniam, môžu sa vyskytnúť až do smrti..

Žiabre dosiahli prispôsobenie sa najrozmanitejším biotopom a environmentálnym podmienkam, čo umožňuje vytvorenie života v prakticky anoxických ekosystémoch..

Úroveň špecializácie žiabrov priamo súvisí s vývojovou fázou tohto druhu a sú určite najúčinnejším spôsobom získavania kyslíka vo vodných systémoch..

referencie

  1. Arellano, J. a C. Sarasquete. (2005). Histologický atlas senegalského jedinca, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Inštitút morských vied Andalúzie, súvisiacej jednotky kvality životného prostredia a patológie. Madrid, Španielsko 185 pp.
  2. Bioinnova. Výmena plynov vo zvieratách a výmena plynu v rybách. Inovačná skupina pre vyučovanie o biologickej diverzite. Obnovené z: innovabiologia.com
  3. Cruz, S. a Rodríguez, E. (2011). Obojživelníky a globálne zmeny. Univerzita v Seville. Zdroj: bioscripts.net
  4. Fanjul, M. a M. Hiriart. (2008). Funkčná biológia zvierat I. Redaktori XXI. Storočia. 399 pp.
  5. Hanson, P., M. Springer a A. Ramírez. (2010) Úvod do skupiny vodných bezstavovcov. Biol. 58 (4): 3-37.
  6. Hill, R. (2007). Porovnávacia fyziológia zvierat. Redakčné Reverté. 905 pp.
  7. Luquet, C. (1997). Branchial histology: respirácia, iónová regulácia a acidobázická rovnováha v krabi Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); s komparatívnymi poznámkami Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Univerzita v Buenos Aires. 187 pp.
  8. Roa, I., R. Castro a M. Rojas. (2011). Deformácia žiabrov u lososovitých rýb: makroskopická, histologická, ultraštrukturálna a elementárna analýza. Int., J. Morphol. 29 (1): 45-51.
  9. Ruppert, E. a R. Barnes. (1996). Zoológia bezstavovcov. McGraw - Inter-American Hill. 1114 pp.
  10. Torres, G., S. González a E. Peña. (2010). Anatomický, histologický a ultraštrukturálny opis tilapického žiabra a pečene (Oreochromis niloticus). Int., J. Morphol. 28 (3): 703-712.