Dihanje je nekaj, kar je skupno vsem živim bitjem, saj ta izmenjava plinov med okoljem in telesom samim omogoča življenje. Ko govorimo o dihanju, ločimo več tipov, nekateri zelo daleč od tipičnega pljučnega mehanizma. Na primer, lahko omenimo sapnično dihanje pri živalih.
Ta vrsta dihanja ni dobro poznana, a je kljub temu ena najpogostejših v živalskem kraljestvu, saj jo uporabljajo žuželke (med drugimi nevretenčarji). Značilna je za zelo majhne živali, saj ima svoje omejitve. Poglejmo, iz česa je sestavljen ta dihalni sistem, pa tudi iz delov, ki ga sestavljajo.
Kaj je trahealno dihanje pri živalih?
Sapnično dihanje pri živalih poteka skozi različne odprtine v njihovem telesu. Tisti, ki ga izvajajo, nimajo velikega dihalnega sistema, kot je to pri dihanju skozi pljuča, lahko pa dihajo po njegovi površini. To je velika prednost, saj močno olajša dotok kisika do vseh celic v telesu.
Ko gre za majhne nevretenčarje - ali tiste, ki so v trenutku majhne aktivnosti, pri katerih je potreba po kisiku manjša - bo ta plin vstopil v organizem živali skozi njeno kožo z difuzijo. Mehanizem velja za pasivni sistem.
Nasprotno, če je nevretenčar velik ali potrebuje več zraka - na primer med letenjem -, bo morala žival prezračevati, da zrak prehaja v njeno telo skozi spirale (pore), ki se nahajajo v njihovo kožo. Ta sistem je aktiven, za razliko od prejšnjega.
Sapniški dihalni sistem pri živalih
Za boljše razumevanje trahealnega dihalnega sistema pri živalih je idealno poznati 3 temeljne elemente, ki ga sestavljajo, in njegovo poslanstvo ali delovanje. Pojdimo k temu.
Najprej so tu spirale - znane tudi kot stigme - okrogle pore, ki imajo več kot en sistem zapiranja in so lahko na različne načine porazdeljene po telesu. Skozi njih pride zrak v telo.
Naslednji element je sapnik, ki je sestavljen iz votle cevi, skozi katero prehaja zrak. Celoten sapnik ima tkivo, ki je prepustno za pline in ima lahko majhne komore za shranjevanje kisika, nekaj zelo uporabnega za letenje.
Nazadnje zrak potuje po sapniku do njegovega konca, iz katerega izhajajo sapniki. To so fine veje, ki omogočajo transport plinov do telesnih celic.
Izmenjava plinov pri sapničnem dihanju
Dihanje členonožcev s sapniki, med katerimi so tudi žuželke, je v mnogih primerih diskontinuiran mehanizem. To pomeni, da so pore, skozi katere ta bitja dihajo, zaprte, tako da je samo zrak v traheolarnem sistemu tisti, ki se bo soočil z izmenjavo plinov.
Seveda se bo omejena količina zraka v živali zmanjšala, ko se poveča ogljikov dioksid. Na določeni točki se začnejo spirale nenehno odpirati in zapirati, kar povzroči nihajoče sproščanje CO2. Nato se bodo popolnoma odprle, kar bo omogočilo popoln izhod ogljikovega dioksida in povrnitev kisika.
Omejitve sapničnega dihanja
Glavna omejitev trahealnega dihanja je velikost živalskega telesa, saj mora biti majhno. To je zato, ker pomanjkanje velikih in močnih organov, kot so pljuča, ne omogoča absorpcije velikih količin kisika.
Posledično, če bi žuželke ali druge živali, ki dihajo s sapnikom, rasle, ne bi mogle dobiti vsega zraka, ki ga potrebujejo za življenje, in bi morda umrle. Edini način preživetja bi bil, če bi živeli v atmosferi, kjer je bila količina kisika večja.
Prilagoditve trahealnega dihanja pri vodnih žuželkah
Pri zemeljskih žuželkah je sapnično dihanje povsem preprosto. Toda kaj se zgodi z vodnimi bitji, ki uporabljajo ta mehanizem? Ne smejo pustiti, da bi se njihove spirale odprle pod vodo, saj bi tekočina vstopila v njihovo telo in v mnogih primerih bi umrli.
Odgovor je v strokovnih študijah, ki opozarjajo na različne strukture, ki nekaterim vodnim nevretenčarjem omogočajo izmenjavo plinov z okoljem. To so glavni.
Funkcionalne spirale
Prisotni so na primer v telesu ličink komarjev.So pore, ki jih je mogoče odpreti ali zapreti, odvisno od potrebe. V tem specifičnem primeru ličinke dvignejo zadnji del trebuha na površje, odprejo pore na tem področju, dobijo kisik in se ponovno potopijo.
Sapnične škrge
Po svojem delovanju so podobne ribjim škrgam. Skozi sapnične škrge pride voda, vendar le kisik, ki ga vsebuje, pride do traheolarnega sistema in od tam do celic. Na fizični ravni se te škrge običajno nahajajo na zadnji strani trebuha živali.
Bubble Gill
Znotraj trahealnega dihanja pri vodnih žuželkah najdemo tudi mehurčaste škrge. V tej možnosti je mogoče razlikovati 2 vrsti:
- Nestisljiv ali plastron: žival pride na površje in dobi zračni mehurček, ki bo deloval kot sapnik in ji omogočal, da zahvaljujoč njemu jemlje kisik iz vode. Takega mehurčka je lahko neomejeno, saj vedno ostaja enake velikosti.
- Stisljivo: v tem primeru se bo mehurček, ki ga žival pobere na gladini, zmanjšal, če se bo spustil pregloboko ali zaplaval predaleč, kar bo pomenilo, da se bo znova povzpel na površje, da bo dobil nov mehurček
V nestisljivi varianti ima žival na milijone hidrofobnih dlačic v zelo določenem in majhnem predelu svojega telesa, v katerem ta mehurček ostane zaprt. Enako ne velja za stisljive mehurčaste škrge.
Primeri trahealnega dihanja pri živalih
Nekatere živali, ki za preživetje uporabljajo trahealno dihanje, so:
- Pajkovi: klopi, škorpijoni, pajki ali pršice so primeri. Lahko imajo sapnik in filotrahejo.
- Žuželke: te običajne nevretenčarje, kot so mravlje, hrošči, čebele ali ose, ki imajo 6 nog in lahko živijo v kopenskih in vodnih ekosistemih, prav tako uporabljajo dihanje s sapnikom.
- Myriapods: podobni žuželkam, vendar z veliko več nogami. Primeri so simfila, pauropodi, stonoge ali stonoge.
- Onihoforani: znani kot žametni črvi, imajo številne pare nog in kremplje ter so podolgovate oblike.
Kot ste morda videli, je sapnično dihanje evolucijski dokaz, da imajo tudi najbolj »na videz preprosta« živa bitja zelo zapletene sisteme. Zahvaljujoč njej lahko številni nevretenčarji prenašajo kisik do svojih celic in preživijo.
