Πώς αναπνέουν τα ζώα που ζουν κάτω από το νερό;

Μεταξύ τα ζώα που καταφέρνουν να αναπνέουν υποβρύχια υπάρχουν θηλαστικά, αμφίβια, έντομα και ψάρια που ζουν υπό ειδικές συνθήκες που τους επιτρέπουν να συμμορφώνονται με την αναπνευστική διαδικασία.

Τα είδη αυτά έχουν αναπτύξει μηχανισμούς προσαρμογής στο περιβάλλον καθ 'όλη τη διάρκεια της ύπαρξής τους. Επομένως, είναι σημαντικό να εξηγηθεί πώς λειτουργούν αυτά τα ζωντανά όντα στο περιβάλλον όπου ζουν.

Ανάλογα με τον τύπο του ζώου θα αναλύσουμε ποια είναι η αναπνοή πολλών από αυτά τα είδη που καταφέρνουν να επιβιώσουν κάτω από ειδικές συνθήκες. 

Αναπνοή ψαριών και αμφιβίων

Για τη διοίκηση παιδιών και οικογενειών του Υπουργείου Υγείας και Ανθρωπίνων Υπηρεσιών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής, η διαδικασία αναπνοής των ψαριών και των αμφιβίων ορίζεται ως εξής:

"Τα ψάρια μπορούν να ζήσουν σε μια συγκεκριμένη μορφή νερού. Για παράδειγμα, ένα ψάρι που ζει σε θαλασσινό νερό στον ωκεανό δεν θα μπορούσε να ζήσει στο γλυκό νερό μιας λίμνης. Όπως και άλλα ζωντανά όντα, τα ψάρια αναπνέουν οξυγόνο. Αντί να πάρουν οξυγόνο από τον αέρα που τους περιβάλλει, απορροφούν οξυγόνο από το νερό γύρω από αυτά μέσα από τα βράγχια.

Τα βράγχια είναι τα αναπνευστικά όργανα των υδρόβιων ζώων που σχηματίζονται από φύλλα που προστατεύουν το σώμα σας και κάποια εσωτερικά όργανα.

Σας επιτρέπουν να παίρνετε οξυγόνο από το νερό, το οποίο εισέρχεται μέσω του στόματος και τα αιμοφόρα αγγεία στα βράγχια μεταφέρουν οξυγόνο στο αίμα. Τα αμφίβια εκτελούν τη διαδικασία της μεταμόρφωσης από την οποία αναπνέουν επίσης μέσω των πνευμόνων.

Τώρα, υπάρχουν διαφορές μεταξύ των μορφών αναπνοής μέσω των πνευμόνων και των βράχων. Για παράδειγμα, οι φάλαινες και τα δελφίνια έχουν πνεύμονες όπως ο άνθρωπος, αλλά ανεβαίνουν στην επιφάνεια για να αναπνεύσουν επειδή αναπνέουν μέσα από τα ρουθούνια που βρίσκονται στην κορυφή των κεφαλών τους.

Στην περίπτωση των ψαριών, έχουν βράγχια και αναπνοή συμβαίνει όταν το ψάρι ανοίξει και κλείσει το στόμα του? Όταν ανοίγετε το στόμα σας, το νερό εισέρχεται ενώ όταν το κλείνετε, ωθεί το νερό προς τα βράγχια.

Τα υδρόβια θηλαστικά πρέπει να εκτελούν αυτή τη διαδικασία λήψης οξυγόνου από την επιφάνεια συνεχώς, για να ζήσουν στο περιβάλλον που τις περιβάλλει. Τα ψάρια παίρνουν από το νερό - γλυκά ή αλμυρά - το οξυγόνο που παίρνουν τα βράγχια και αυτά τα μεταφέρουν στο υπόλοιπο σώμα τους.   

Όσον αφορά τη λειτουργία των εσωτερικών βράγχων των ψαριών, η διαδικασία συμβαίνει έτσι: όταν τα ψάρια αναπνέουν, πάρτε μια μπουκιά νερό σε τακτά χρονικά διαστήματα. Αυτό ταξιδεύει προς τις πλευρές του λαιμού, εξαναγκάζοντας το νερό μέσω των ανοιγμάτων των ανοικτών βράχων, έτσι ώστε να διέρχεται από τα εξωτερικά βράγχια.

Με αυτόν τον τρόπο τα ψάρια μπορούν να εκτελούν την αναπνοή συνεχώς, χρησιμοποιώντας τα εξωτερικά και εσωτερικά βράγχια περιοδικά.

Αναπνοή των υδρόβιων εντόμων

Μερικά έντομα περνούν τα πρώτα στάδια της ανάπτυξής τους στο νερό. Υπάρχουν είδη που τυχαίνει να ζουν στον αέρα.

Μερικά παραδείγματα αυτού του τύπου ζώου είναι οι λιβελάνες, οι νύμφες και άλλα είδη που γεννιούνται ως υδρόβιες προνύμφες.

Όπως όλα τα ζώα, αυτά τα έντομα πρέπει επίσης να μετατρέψουν το οξυγόνο σε διοξείδιο του άνθρακα για να επιβιώσουν. Η διαδικασία αναπνοής σε αυτή την περίπτωση συμβαίνει μέσα από τρύπες που βρίσκονται στις πλευρές του σώματός τους, που ονομάζονται spiracles.

Τα σπειράκια είναι ανοίγματα μιας σειράς σωλήνων του σώματος του εντόμου που μεταφέρει οξυγόνο στα πιο σημαντικά όργανα. Στα υδρόβια έντομα έχει γίνει μια προσαρμογή σε αυτό το σύστημα ώστε να μπορεί να περάσει ένα μέρος της ζωής του κάτω από το νερό.

Κατά την εμβάπτιση των υδρόβιων θηλαστικών

Ένα συναρπαστικό σημείο σχετικά με την αναπνοή των υδρόβιων θηλαστικών, είναι το πώς τα θαλάσσια σπονδυλωτά προσαρμοστεί στην πίεση στο σώμα τους όταν βυθιστεί, εντελώς αντίθετη με εκείνη των ασπόνδυλων νερού.

Αν και αυτά τα ζώα δεν αναπνέουν υποβρύχια, είναι σε θέση να κρατούν την αναπνοή τους για παρατεταμένες περιόδους, τα οποία αποτελούν αντικείμενο μελέτης για επιστήμονες και ερευνητές.

Προφανώς, οι πνεύμονες και άλλα όργανα που εμπλέκονται στην αναπνοή, καθώς και άλλα ευαίσθητα όργανα, επηρεάζονται από εμβάπτιση σε μεγάλα βάθη, που "συνθλίβονται" κάτω από τέτοιες πιέσεις.

Ωστόσο, η ικανότητα προσαρμογής σε αυτές τις καταστάσεις αποτρέπει την κατάρρευση των πνευμόνων και τη βλάβη άλλων οργάνων, χάρη στη θωρακική κοιλότητα και ειδικότερα. Το μεσαίο αυτί αυτών των θαλάσσιων ειδών διαθέτει μια εξειδικευμένη φυσιολογία που τους προστατεύει και τους δίνει τη δυνατότητα να παραμείνουν πολύ υποβρύχια.

Τα θωρακικά τοιχώματα των θαλάσσιων θηλαστικών είναι σε θέση να αντέξουν την πλήρη κατάρρευση των πνευμόνων.

Επιπλέον, οι εξειδικευμένες δομές των πνευμόνων τους επιτρέπουν οι κυψελίδες (μικρούς σάκους που αποτελούν μέρος του αναπνευστικού συστήματος και όπου η ανταλλαγή αερίων μεταξύ του αέρα αναπνοής και το αίμα παρουσιάζεται) καταρρέει πρώτη, ακολουθούμενη από τερματικό αεραγωγών.

Αυτές οι δομές μπορούν επίσης να βοηθήσουν στην επαναπλήρωση του πνεύμονα μετά από βύθιση μέσω χημικών ουσιών που ονομάζονται επιφανειοδραστικές ουσίες.

Όσον αφορά το μέσο αυτί, αυτά τα θηλαστικά έχουν εξειδικευμένους σπηλαιώδεις κόλπους σε αυτό το όργανο, οι οποίοι υποτίθεται ότι παραμένουν βυθισμένοι στο αίμα ενώ η εμβάπτιση λαμβάνει χώρα, γεμίζοντας έτσι τον εναέριο χώρο

Είναι εκπληκτικό το πόσο διαφορετικά είδη μπορούν να λειτουργήσουν μόνοι τους, ειδικά σε σχέση με τη διαδικασία αναπνοής - εισπνοή οξυγόνου και εκπνοή διοξειδίου του άνθρακα - σε περιβάλλοντα τόσο διαφορετικά όσο ο αέρας και το νερό..

Οι πνεύμονες και τα βράγχια είναι σύνθετες δομές προσαρμοσμένες σε εξαιρετικά διαφορετικές συνθήκες, αλλά τελικά επιτυγχάνουν τον ίδιο στόχο: να παρέχουν στο σώμα το οξυγόνο που είναι απαραίτητο για την επιβίωσή του.

Αναφορές

1. Ζώα Ι. Γούνα, πτερύγια, φτερά και άλλα. Οδηγός για τους δασκάλους Ανακτήθηκε από eclkc.ohs.acf.hhs.gov.
2. Harvey. S. (2007). Bailey Gartzet Στοιχειώδες: Αναπνοή υποβρύχια. Ανακτήθηκε από: gatzertes.seattleschools.org.
3. Kreitinger, L. (2013). Corelli Πανεπιστήμιο Blog Υπηρεσία: Η ζωή κάτω από το νερό. Ανακτήθηκε από το blogs.cornell.edu.
4. Φυσικά οικοσυστήματα Ανακτήθηκε από gw.govt.nz.
5. Costa, Ρ (2007). Πανεπιστήμιο Καλιφόρνιας Μουσείο Παλαινολογίας. Καταδυτική Φυσιολογία Θαλάσσιων Σπονδυλωτών. Ανακτήθηκε από ucmp.berkeley.edu.