Bez kyslíku by sme dlho neprežili. Približne po pár desiatkach sekúnd môžeme omdlieť pričom po 3 minútach hrozí poškodenie mozgu. No existujú aj medzi nami rekordéri, ktorí vydržia bez prísunu kyslíku pomerne dlho. Jedným z nich je Bludimir Šobat, potápač, ktorý v roku 2021 vytvoril svetový rekord. Treba ale povedať, že na to, aby to dosiahol, dlho trénoval a preto to radšej doma neskúšajte. Bez prísunu kyslíka pod hladinou vody vydržal viac ako 24 minút. No, ale ani on nevydrží pod hladinou vody tak dlho ako ryby.
Aj ryby, ktoré žijú pod hladinou vody, potrebujú k tomu, aby prežili, kyslík. U ľudí pľúca extrahujú kyslík zo vzduchu, ktorý dýchame, a prenášajú ho do krvného obehu, pričom zároveň uvoľňujú oxid uhličitý zo systému. Namiesto toho, aby ho získavali zo vzduchu, tak si musia vystačiť len s kyslíkom z vody. U väčšiny rýb robia žiabre to isté, no vode.
Ako Ryby Získavajú Kyslík z Vody?
Tento proces vyžaduje, aby cez absorpčné povrchy prešli veľké objemy vody, aby sa do ich tela dostalo dostatok kyslíka pomocou úst a žiabrov. Žiabre sú pomerne veľké, s tisíckami malých krvných ciev, čo maximalizuje množstvo extrahovaného kyslíka. Tieto časti tela fungujú ako pumpa, aby udržala vodu v pohybe cez povrchy žiabrov, ktoré absorbujú plyn, vysvetľuje portál nessf.org. Vo všeobecnosti platí, že čím majú ryby väčšiu plochu žiabre, tak tým jednoduchšie dokážu absorbovať kyslík.
Krv prechádzajúca cez žiabre sa pumpuje v opačnom smere než voda, ktorá tečie cez žiabre. Tým sa zabezpečuje, že hladina kyslíka v krvi je nižšia než hladina kyslíka vo vode. Kyslík sa vždy snaží presunúť do oblastí s nedostatkom kyslíka, čo sa nazýva difúzia. Pre ryby je prirodzené prostredie vo vode, prostredníctvom ktorej získavajú kyslík.
Možno vás ale niekedy napadlo, prečo sa ryba jednoducho nenadýchne zo vzduchu, ktorý dýchame my. Ľudia dýchajú kyslík zo vzduchu pomocou pľúc, ale obyvatelia vody potrebujú iný mechanizmus. Keď ryba zostane príliš dlho na vzduchu, kyslík v jej organizme sa vyčerpá a dochádza k postupnému uduseniu. Ryby majú žiabre, ktoré im umožňujú získavať kyslík rozpustený vo vode. Keď ryba otvorí ústa, voda preteká cez žiabre a krv v kapilárach naberá kyslík, ktorý je rozpustený vo vode. No tento systém na vzduchu nefunguje.
Dýchacie Sústavy Živočíchov
Jej funkciou je zabezpečiť výmenu dýchacích plynov (O2, CO2) medzi organizmom a prostredím. Potreba kyslíka v organizme stúpa s intenzitou metabolických dejov. Rozdielnosť úrovne metabolizmu viedla ku vzniku rôznych dýchacích sústav jednotlivých skupín živočíchov.
- U jednobunkovcov a najnižšie postavených mnohobunkovcov (pŕhlivce, ploskavce, niektoré larvy hmyzu) dochádza k výmene dýchacích plynov difúziou cez povrch tela, teda špecializované dýchacie orgány nemajú vytvorené.
- Dýchanie celým povrchom tela sa vyskytuje aj u viacerých nižších stavovcov (obojživelníky, niektoré druhy rýb v prvých dňoch života).
- Pre vývojovo dokonalejšie živočíchy s väčšími rozmermi tela je príjem kyslíka difúziou neefektívny, preto sa im vytvorili špeciálne dýchacie orgány a sústavy orgánov.
Dýchacie orgány zásobujú živočíchy kyslíkom priamo alebo nepriamo prostredníctvom dýchacích farbív obsiahnutých v telových tekutinách. Trachey a tracheálne žiabre predstavujú dýchacie orgány, ktoré priamo privádzajú kyslík k cieľovým tkanivám. Žiabrami dýchajú mnohé vodné bezstavovce, väčšina rýb a žubrienky obojživelníkov. Žiabre sú ektodermálneho pôvodu a vznikajú vyliačením pokožky.
Majú rôzny tvar a podobu, ich povrch sa zväčšuje zriasením (kríčkovitým rozvetvením alebo majú lamely). Cez tieto tenké vrstvy prebieha vo vodnom prostredí výmena plynov. Typické žiabre uložené v žiabrovej dutine majú ryby. Na žiabrových oblúkoch rýb je množstvo zriasených, bohato prekrvených lupienkov, ktorými preteká voda vždy rovnakým smerom, proti prúdu krvi vo vlásočniciach žiaber.
Okysličená krv sa zo žiaber dostáva do celého organizmu, kyslík prenáša hemoglobín červených krviniek. Oxid uhličitý sa dostáva difúziou z krvi cez žiabre do vody. Ryby využijú až 90% kyslíka z vody. Podnetom na zvýšenie frekvencie dýchacích pohybov rýb je predovšetkým pokles obsahu kyslíka vo vode. Niektoré ryby majú schopnosť využívať aj kyslík zo vzduchu, ktorý prehltávajú. Niektorým živočíchom žiabre vyčnievajú do okolitej vody (mnohoštetinavce, žubrienky obojživelníkov), nazývajú sa preto vonkajšie žiabre.
Pľúcne vačky využívajú na dýchanie niektoré skupiny pavúkovcov. Vznikli zo žiaber brušných končatín a prispôsobili sa na dýchanie vzdušného kyslíka. Zložené sú z lamiel usporiadaných rovnobežne ako listy v knihe. Pľúca sú dýchacie orgány suchozemských stavovcov a ich funkciou je zabezpečiť nasýtenie krvi kyslíkom zo vzduchu. Dýchajú nimi aj najvyššie vyvinuté vodné stavovce (delfíny, veľryby).
Rybám sa v priebehu fylogenézy ako pomocný orgán vyvinuli pľúca v podobe vakov. Dýchaciu funkciu si zachovali len v starobylej skupine dvojdyšných rýb. Pľúca obojživelníkov sú vakovité, vnútri hladké (mloky) alebo zriasené (žaby). Mechanizmus dýchania je spojený s prehltávaním vzduchu (keďže nemajú vyvinuté rebrá, hrudný kôš ani bránicu).
Vdýchnutý vzduch nozdrami prechádza do úst. Po ich uzavretí sa prehltáva cez priedušnicu a priedušky do pľúcnych vakov. Pre výmenu plynov teda okrem kože má veľký význam aj vnútorný povrch ústnej dutiny a hrtan. Plazy majú pľúca vakovité, vyplnené hubovitým tkanivom s početnými priehradkami a mechúrikmi.
Vtáky majú najefektívnejšiu dýchaciu sústavu spomedzi všetkých stavovcov. Súvisí to s ich intenzívnym metabolizmom. Pľúca vtákov majú niekoľko špecifických znakov súvisiacich s lietaním. Sú pomerne malé, trubicovité, prirastené k rebrám. Ich objem sa pri dýchaní nemení (rebrá sú kĺbom spojené s chrbticou a veľkou hrudnou kosťou, takže ich spojenie je pohyblivé).
Vtáky majú s pľúcami spojené vzdušné vaky. Pri vdychu časť vzduchu putuje do pľúc a zvyšok napĺňa vaky, ktoré zasahujú až do kostí. Pri výdychu sa vzduch dostáva zo zadných vakov cez pľúca do predných vakov, opäť prechádza vzdušnými kapilárami a je vydýchnutý. Vlastná výmena plynov prebieha len vo vzdušných kapilárach, stena vakov je len minimálne prekrvená a pre vlastnú výmenu plynov nemá význam.
Pľúca cicavcov sú párový orgán uložený v hrudnej dutine. Sú relatívne objemnejšie a vzduchové cesty sa v nich rozvetvujú slepo do pľúcnych mechúrikov (alveol). Pľúcna alveola je základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou pre výmenu plynov medzi organizmom a prostredím. Je prestúpená množstvom krvných kapilár na vychytávanie kyslíka z vdýchnutého vzduchu.
Veľryby - Cicavce s Pľúcami
Veľryba vyzerá na prvý pohľad naozaj ako ryba, najmä ak ju porovnáme s veľkou rybou, ako je žralok obrovský. Avšak z vývinového hľadiska je bližšie k človeku -tak ako my, aj veľryby patria k cicavcom: sú teplokrvné, dýchajú vzducha namiesto kladenia vajec rodia živé mláďatá. Líšia sa od nás najmä tým, že kým my žijeme na súši, ony žijú vo vode.
Ryby môžu dýchať pod vodou, lebo majú žiabre. Veľryby sú však iné - podobne ako ľudia majú pľúca, ktoré fungujú iba na vzduchu. Znamená to, že hoci trávia veľa času pod vodou, musia sa často vracať na hladinu nadýchnuť sa. Po nadýchnutí sú veľryby schopné vydržať pod vodou aj vyše hodiny. Veľryby nemôžudýchať ústami, vzduch naberajú dýchacími otvormi.
Ryba s Pľúcami a Žiabrami
Zvláštny živočích, ktorý má pľúca aj žiabre, objavili na severe Austrálie. Ryba pochádza z prímorskej oblasti v okolí štátu Papua-Nová Guinea. Vedci varujú, že ryba, ktorá dokáže vyjsť z vody a prežiť na súši až šesť dní, predstavuje pre divú zver „vážnu pohromu“.
Kaprozúbka Rivulus Marmoratus
O kaprozúbke Rivulus marmoratus sa nedá povedať, že by sa na suchu cítila obzvlášť zle, je takmer rovnako dobre prispôsobená na život na suchu ako na život vo vode. V suchšom období, keď v močiari vyschne voda, v nich s veľkou pravdepodobnosťou nájdete rybičky naskladané tesne jednu vedľa druhej v chodbičkách po drevokaznom hmyze čakajúce na príchod dažďov.
Na to, aby prežili na suchu, musia vedieť dýchať vzdušný kyslík. Na dlhodobejšie prežívanie potrebujú tiež zmeniť svoj metabolizmus a vylučovanie nepotrebných látok. Dokážu to aj niektoré iné ryby, ale kaprozúbka je unikátna v tom, že žiadna iná ryba nedokáže prežiť na suchu tak dlho bez zníženia rýchlosti metabolizmu.
A tu nastáva problém. Ako má kaprozúbka počas sucha vylučovať, keďže ako ryba vylučuje amoniak a zároveň je na súši a nemá dostatok vody? Kaprozúbka si s tým hravo poradila. Vedci najprv predpokladali, že vo svojom tele nejakým spôsobom dokáže skladovať jedovatý amoniak alebo že amoniak mení na močovinu, ale ukázalo sa, že sa dusíkatých zlúčenín zbavuje najmä pomocou „odparovania“ amoniaku z povrchu tela.
A aby sme nezabudli na dýchanie - pri prechode na súš sa kaprozúbke zmenia žiabre a začnú namiesto dýchania slúžiť na zadržiavanie vody a živín. Táto zmena nie je trvalá a po návrate do vody sa všetko vráti do starých koľají. Kožu má bohato prekrvenú, to je pravdepodobne adaptácia na dýchanie na súši.
Kaprozúbka si nielenže nemusí lámať hlavu tým, či je vo vode alebo na suchu, ale ani tým, koho si vybrať za partnera na rozmnožovanie, pretože jej zjavne uniklo, že u stavovcov treba na rozmnožovanie dvoch. Kaprozúbka je totiž jediný stavovec rozmnožujúci sa samooplodnením. Ale nie všetky kaprozúbky sú hermafrodity, niekedy sa medzi nimi objaví aj „čistý“ samec, ktorý sa potom pári s hermafroditným jedincom a oplodní jeho vajíčka.
Plutváňotvaré (Polypteriformes)
Plutváňotvaré (Polypteriformes) majú predĺžené, úhorovité telo veľkosti 40-120 cm. Je pokryté ganoidnými šupinami, ktoré sú tvrdé a lesklé. Na chrbte majú rad malých plutvičiek. Prsné plutvy sú mäsité a viac pripomínajú plutvy mäsitoplutvovcov. Dýchať môžu nielen cez žiabre, ale majú aj pľúcne vaky, ktoré im pomáhajú dýchať vzduch - to je užitočné v prostrediach, kde je málo kyslíka.
Žijú v afrických riekach, najmä v tých s hustou vegetáciou a nízkym obsahom kyslíka. Sú schopné na krátke vzdialenosti sa pohybovať aj po súši a dokážu dýchať vzduch, čo im umožňuje prežiť aj v suchších obdobiach. Bichir nílsky (Polypterus bichir) sa vyskytuje hlavne v oblastiach strednej a západnej Afriky, vrátane povodia rieky Níl a Čadského jazera.
tags:
