Charakterystyczne skrzela, funkcje, typy i znaczenie



The skrzela lub skrzela są organami oddechowymi zwierząt wodnych, pełnią funkcję wymiany tlenu osobnika ze środowiskiem. Przejawiają się one od bardzo prostych form u bezkręgowców po złożone struktury wyewoluowane u kręgowców, złożone z tysięcy wyspecjalizowanych lameli znajdujących się wewnątrz jamy skrzelowej wentylowanej przez ciągły przepływ wody.

Komórki wymagają energii do funkcjonowania, energia ta jest uzyskiwana z rozpadu cukrów i innych substancji w procesie metabolicznym zwanym oddychaniem komórkowym. U większości gatunków tlen obecny w powietrzu jest wykorzystywany jako energia, a dwutlenek węgla jest usuwany jako odpad.

Na sposób, w jaki organizmy dostosowują się do wymiany gazów z ich otoczeniem, wpływa zarówno kształt ciała, jak i środowisko, w którym żyje.

Środowiska wodne mają mniej tlenu niż środowiska lądowe, a dyfuzja tlenu jest wolniejsza niż w powietrzu. Ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury i spadkiem prądu.

Gatunki mniej rozwinięte nie wymagają wyspecjalizowanych struktur oddechowych, aby spełnić swoje podstawowe funkcje. Jednak w większych jest konieczne posiadanie bardziej złożonych systemów wymiany, aby mogły odpowiednio zaspokoić swoje potrzeby metaboliczne.

Skrzela występują u bezkręgowców i kręgowców, mogą mieć postać nici, laminarnych lub drzewiastych obdarzonych wieloma naczyniami włosowatymi, obserwujemy je również wewnętrznie lub zewnętrznie.

W strefie przybrzeżnej żyją zwierzęta, takie jak mięczaki i kraby, które są w stanie aktywnie oddychać skrzelami w wodzie i powietrzu, o ile pozostają wilgotne. W przeciwieństwie do reszty organizmów wodnych, które duszą się, gdy opuszczają wodę pomimo dużej ilości dostępnego tlenu.

Indeks

  • 1 Ogólna charakterystyka
  • 2 Funkcje
  • 3 Jak działają?
  • 4 typy (zewnętrzne i wewnętrzne)
    • 4.1 Skrzela zewnętrzne
    • 4.2 Skrzela wewnętrzne
  • 5 Znaczenie
  • 6 referencji

Ogólna charakterystyka

Ilość tlenu obecnego w powietrzu wynosi około 21%, podczas gdy w wodzie rozpuszcza się tylko w proporcji 1%. Ta zmienność zmusiła organizmy wodne do tworzenia struktur takich jak skrzela, przeznaczonych wyłącznie do ekstrakcji tlenu.

Skrzela mogą być tak skuteczne, że osiągają szybkości ekstrakcji tlenu 80%, trzy razy wyższe niż te, które występują w ludzkich płucach z powietrza.

Różnorodność organizmów wodnych

Te narządy oddechowe rozwinęły się w ogromnej różnorodności organizmów wodnych, możemy znaleźć różne rodzaje skrzeli u mięczaków, robaków, skorupiaków, szkarłupni, ryb, a nawet gadów w pewnych fazach ich cyklu życiowego.

Różnorodność form

W rezultacie różnią się znacznie kształtem, rozmiarem, lokalizacją i pochodzeniem, co skutkuje specyficznymi adaptacjami u każdego gatunku.

W przypadku najbardziej rozwiniętych zwierząt wodnych wzrost wielkości i mobilności determinował większe zapotrzebowanie na tlen. Jednym z rozwiązań tego problemu było zwiększenie powierzchni skrzeli.

Na przykład ryby mają dużą liczbę fałd, które są oddzielone od siebie wodą. Daje im to dużą powierzchnię wymiany gazu, co pozwala im osiągnąć maksymalną wydajność.

Wrażliwe narządy

Skrzela są bardzo wrażliwymi narządami, podatnymi na urazy fizyczne i choroby powodowane przez pasożyty, bakterie i grzyby. Z tego powodu powszechnie uważa się, że mniej rozwinięte skrzela są typu zewnętrznego.

Obrażenia

W rybach kostnych skrzela stojące przed wysokimi stężeniami zanieczyszczeń chemicznych, takich jak metale ciężkie, zawieszone ciała stałe i inne substancje toksyczne, doznają uszkodzeń morfologicznych lub obrażeń zwanych obrzękami..

Powoduje to martwicę tkanki skrzelowej, aw ciężkich przypadkach może nawet spowodować śmierć organizmu poprzez zmianę oddychania.

Ze względu na tę cechę skrzela ryb są często wykorzystywane przez naukowców jako ważne biomarkery zanieczyszczenia w środowiskach wodnych.

Funkcje

Główną funkcją skrzeli, zarówno dla organizmów bezkręgowców, jak i kręgowców, jest wpływanie na proces wymiany gazowej jednostki ze środowiskiem wodnym.

Ponieważ dostępność tlenu jest niższa w wodzie, zwierzęta wodne muszą ciężej pracować, aby uchwycić pewną objętość tlenu, co stanowi interesującą sytuację, ponieważ oznacza, że ​​większość uzyskanego tlenu zostanie ponownie użyta w poszukiwaniu. tlen.

Mężczyzna zużywa od 1 do 2% swojego metabolizmu w spoczynku, aby osiągnąć wentylację płuc, podczas gdy ryby w spoczynku wymagają około 10 do 20%, aby uzyskać wentylację skrzeli.

Skrzela mogą także rozwijać funkcje drugorzędne u niektórych gatunków, na przykład w niektórych mięczakach zostały zmodyfikowane, aby przyczynić się do wychwytywania żywności, ponieważ są to organy, które nieustannie filtrują wodę.

U różnych skorupiaków i ryb wykonują również osmotyczną regulację stężenia substancji dostępnych w środowisku w stosunku do ciała, znajdując przypadki, w których są odpowiedzialne za wydalanie toksycznych pierwiastków.

W każdym typie organizmu wodnego skrzela mają określone funkcjonowanie, które zależy od stopnia ewolucji i złożoności układu oddechowego.

Jak działają?

Generalnie skrzela działają jako filtry zatrzymujące tlen LUB2 który znajduje się w wodzie, niezbędny do spełnienia swoich podstawowych funkcji i wydalenia dwutlenku węgla CO2 odpadów obecnych w ciele.

Osiągnięcie tej filtracji wymaga ciągłego przepływu wody, który może być wytwarzany przez ruchy zewnętrznych skrzeli w organizmach, przez ruchy jednostki, jak wykonywane przez rekiny, lub przez pompowanie operculi do kości..

Wymiana gazowa zachodzi poprzez dyfuzję kontaktową między wodą a płynem krwi zawartym w skrzelach.

Najbardziej wydajny system nazywany jest przepływem przeciwprądowym, w którym krew przepływająca przez kapilary rozgałęzione wchodzi w kontakt z wodą bogatą w tlen. Powstaje gradient stężenia, który umożliwia wejście tlenu przez płytki skrzelowe i ich dyfuzję do płynu krwi, a jednocześnie dwutlenek węgla dyfunduje na zewnątrz.

Gdyby przepływ wody i krwi był w tym samym kierunku, te same szybkości pobierania tlenu nie zostałyby osiągnięte, ponieważ stężenia tego gazu szybko wyrównałyby się wzdłuż błon skrzelowych..

Typy (zewnętrzne i wewnętrzne)

Skrzela mogą pojawić się w zewnętrznej lub wewnętrznej części organizmu. To zróżnicowanie jest głównie konsekwencją stopnia ewolucji, rodzaju siedliska, w którym się rozwija, oraz szczególnych cech każdego gatunku.

Skrzela zewnętrzne

Skrzela zewnętrzne obserwuje się głównie u mniej rozwiniętych gatunków bezkręgowców, a tymczasowo we wczesnych stadiach rozwoju gadów, ponieważ tracą je po przejściu metamorfozy.

Ten rodzaj skrzeli ma pewne wady, po pierwsze dlatego, że są delikatnymi przydatkami, są podatne na otarcia i przyciągają drapieżniki. W organizmach, które mają ruch, utrudniają ich ruch.

W bezpośrednim kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym są one zazwyczaj bardzo podatne i mogą łatwo wpływać na niekorzystne czynniki środowiskowe, takie jak zła jakość wody lub obecność substancji toksycznych..

Jeśli skrzela są uszkodzone, jest bardzo prawdopodobne, że wystąpią zakażenia bakteryjne, pasożytnicze lub grzybicze, które w zależności od nasilenia mogą prowadzić do śmierci..

Skrzela wewnętrzne

Wewnętrzne skrzela, ponieważ są bardziej wydajne niż zewnętrzne skrzela, występują w większych organizmach wodnych, ale mają różne poziomy specjalizacji w zależności od tego, jak ewoluował gatunek..

Znajdują się one zwykle w kamerach, które je chronią, ale potrzebują prądów, które pozwalają im na stały kontakt ze środowiskiem zewnętrznym w celu zapewnienia wymiany gazów.

Ryby rozwinęły również wapienne pokrywy zwane opercula, które spełniają funkcję ochrony skrzeli, działają jako bramy ograniczające przepływ wody, a także pompują wodę.

Znaczenie

Skrzela mają zasadnicze znaczenie dla przetrwania organizmów wodnych, ponieważ odgrywają nieodzowną rolę w rozwoju komórek.

Oprócz oddychania i bycia istotną częścią układu krążenia, mogą przyczyniać się do karmienia niektórych mięczaków, funkcjonować jako układy wydalnicze substancji toksycznych i regulować różne jony w organizmach wyewoluowanych jako ryby..

Badania naukowe pokazują, że osoby, które doznały uszkodzenia układu oddechowego gałęzi, mają wolniejszy rozwój i są mniejsze, są bardziej podatne na infekcje i czasami poważne obrażenia, mogą wystąpić do śmierci.

Skrzela osiągnęły adaptacje do najbardziej zróżnicowanych siedlisk i warunków środowiskowych, umożliwiając tworzenie życia w praktycznie anoksycznych ekosystemach.

Poziom specjalizacji skrzeli jest bezpośrednio związany z fazą ewolucyjną gatunku i są zdecydowanie najskuteczniejszym sposobem uzyskania tlenu w systemach wodnych.

Referencje

  1. Arellano, J. i C. Sarasquete. (2005). Atlas histologiczny soli senegalskiej, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Instytut Nauk o Morzu Andaluzji, powiązany zespół jakości środowiska i patologii. Madryt, Hiszpania 185 pp.
  2. Bioinnova. Wymiana gazowa u zwierząt i wymiana gazowa u ryb. Grupa innowacji w nauczaniu o różnorodności biologicznej. Odzyskane z: innovabiologia.com
  3. Cruz, S. i Rodríguez, E. (2011). Płazy i zmiany globalne. Uniwersytet w Sewilli. Pobrane z bioscripts.net
  4. Fanjul, M. i M. Hiriart. (2008). Biologia funkcjonalna zwierząt I. Redaktorzy XXI wieku. 399 pp.
  5. Hanson, P., M. Springer i A. Ramírez. (2010) Wprowadzenie do wodnych grup bezkręgowców. Rev. Biol. Trop. Vol. 58 (4): 3-37.
  6. Hill, R. (2007). Porównawcza fizjologia zwierząt. Redakcja Reverté. 905 pp.
  7. Luquet, C. (1997). Histologia gałęzi: oddychanie, regulacja jonowa i równowaga kwasowo-zasadowa w krabie Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); z notami porównawczymi w Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Uniwersytet w Buenos Aires. 187 pp.
  8. Roa, I., R. Castro i M. Rojas. (2011). Deformacja skrzeli u łososiowatych: analiza makroskopowa, histologiczna, ultrastrukturalna i elementowa. Int. J. Morphol. Vol. 29 (1): 45-51.
  9. Ruppert, E. i R. Barnes. (1996). Zoologia bezkręgowców. McGraw - Inter-American Hill. 1114 pp.
  10. Torres, G., S. González i E. Peña. (2010). Opis anatomiczny, histologiczny i ultrastrukturalny tilapii skrzeli i wątroby (Oreochromis niloticus). Int. J. Morphol. Vol. 28 (3): 703-712.