Γνωρίζατε ότι σε ορισμένα είδη το οξυγόνο απορροφάται απευθείας στους ιστούς;
Ξέρω ότι ακούγεται λίγο τρελό, καθώς πιθανότατα οι περισσότεροι από αυτούς έχουν αυτό το μοτίβο στο κεφάλι τους στο οποίο το οξυγόνο εισέρχεται μέσω της μύτης, φτάνει στους πνεύμονες όπου συμβαίνει ανταλλαγή αερίων με το αίμα στις κυψελίδες, ωστόσο, σε ορισμένα είδη, όπως είναι Στην περίπτωση των εντόμων, η διαδικασία είναι εντελώς διαφορετική, καθώς δεν περιλαμβάνει τη δράση του κυκλοφορικού συστήματος και ονομάζεται τραχειακή αναπνοή.
Τα είδη που αναπτύσσουν αυτόν τον τύπο αναπνοής είναι εξοπλισμένα με τραχεία, που εισβάλλει στο σώμα, δημιουργώντας ένα σύστημα σωλήνων με τοίχους ενισχυμένους από δακτυλίους αποτελούμενους από χιτίνη. Οι τραχείες είναι εκείνες που επιτρέπουν τη διέλευση του αέρα στο σύστημα του είδους.
Τα αραχνοειδή και τα αρθρόποδα είναι μερικά από τα παραδείγματα ζώων που αναπτύσσουν αναπνοή τραχειακού τύπου.
Ορισμός της αναπνοής τραχείας
Είναι ένας τύπος αναπνοής, ο οποίος θα μπορούσε να οριστεί ως άμεσος, δεδομένου ότι ο αέρας τροφοδοτείται στα κύτταρα, χωρίς να απαιτείται αίμα ως υγρό μεταφοράς, όπως συμβαίνει με την αναπνοή στους ανθρώπους.
Το αναπνευστικό σύστημα των εντόμων διεξάγει το οξυγόνο απευθείας στα κελιά, όπου το απόβλητο προϊόν (διοξείδιο του άνθρακα) αφαιρείται για να το μεταφέρει στο εξωτερικό. Αποτελείται από μια σύνδεση ειδών σωλήνων, τα οποία είναι υπεύθυνα για την εισαγωγή αναπνευστικών αερίων στο σώμα και για την πραγματοποίηση της ανταλλαγής αερίων στο επίπεδο των κυττάρων. Ο αέρας εισέρχεται μέσω μιας σειράς εξωτερικών ανοιγμάτων που ονομάζονται σπιράλ που οδηγούν σε ένα δίκτυο σωλήνων που ονομάζεται τραχεία. Αυτές οι τραχείες διακλαδίζονται επανειλημμένα προς την τραχεία.
Πώς συμβαίνει η τραχειακή αναπνοή;
Όντας χαρακτηριστικός σε έντομα και άλλα επίγεια αρθρόποδα, αυτός ο τύπος αναπνοής συμβαίνει χάρη στο γεγονός ότι αυτοί οι οργανισμοί έχουν μια σειρά σωλήνων, που ονομάζονται τραχεία, που ανοίγουν προς τα έξω μέσω οπών που ονομάζονται στίγματα. Αυτές είναι οι πιο υπερβατικές δομές στη διαδικασία.
Οι τραχείες, παρόμοιες με ένα σύστημα σωλήνων, διακλαδίζονται σε όλα τα μέρη του σώματος που δημιουργεί σημαντικές συνδέσεις που επιτρέπουν την ανταλλαγή αερίων: οξυγόνο (O2) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2), εκτελείται απευθείας σε όλα τα κελιά. Ο αέρας αντλείται από τα πρόσθια στίγματα, τα οποία διογκώνουν την κοιλιά του είδους. Μόλις κλείσουν τα στίγματα, παρατηρείται πώς συστέλλεται η κοιλιά και το απελευθερούμενο διοξείδιο του άνθρακα βγαίνει μέσω των οπίσθιων στίγματος.
Ανταλλαγή αερίου στην τραχεία αναπνοή, πραγματοποιείται ακολουθώντας τον μηχανισμό μιας φυσικής διαδικασίας που ονομάζεται διάχυση, στην οποία το προϊόν μιας βαθμίδας συγκέντρωσης του εισερχόμενου ρεύματος αέρα και η συγκέντρωση στην οποία το στοιχείο βρίσκεται στα κύτταρα, προωθεί την απελευθέρωση ένα ανεπιθύμητο αέριο για το σώμα (CO2και την απορρόφηση ζωτικού οξυγόνου. Επειδή έχουμε υψηλότερη συγκέντρωση στην είσοδο αέρα, αυτό το αέριο περνά από τις τραχείες στα κύτταρα μέσω των πόρων των κυτταρικών μεμβρανών, έως ότου εξισωθούν οι συγκεντρώσεις και στις δύο πλευρές και στο σημείο ισορροπίας η διαδικασία σταματά.
Το ίδιο συμβαίνει και με το διοξείδιο του άνθρακα, αν και με αντίστροφο τρόπο, καθώς τα κύτταρα τα παράγουν ως υποπροϊόν στις αντιδράσεις τους για απόκτηση ενέργειας. Έτσι, η συγκέντρωση αυτού του αερίου μέσα στα κύτταρα είναι πολύ υψηλότερη από ότι στον αέρα, οπότε περνά προς την τραχεία για να εξισώσει τη συγκέντρωσή του.
Εμπλεκόμενες δομές
Οι αεροπορικές μεταφορές, που λαμβάνονται από το περιβάλλον, πραγματοποιούνται με επιτυχία σε οργανισμούς που πραγματοποιούν τραχεία αναπνοή, χάρη στην κοινή δράση μιας σειράς δομών, μεταξύ των οποίων αξίζει να αναφερθεί:
- Τραχείς: Πρόκειται για σπασμούς του αξεσουάρ, που παρουσιάζουν ένα κάλυμμα ή επιδερμίδα, το οποίο αντικαθίσταται κατά την αλλαγή του δέρματος. Το μέγεθος αυτής της δομής είναι μικρότερο από 0.8 χιλιοστά. Οι τραχείες διακλαδίζονται έξω μέσα στο ζώο και γίνονται λεπτότερες, έτσι ώστε να εισάγονται σε όλους τους ιστούς. Με αυτόν τον τρόπο, φτάνουν κοντά σε όλα τα κύτταρα των εντόμων, με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο που κάνουν τα τριχοειδή αίματος στο ανθρώπινο σώμα.
- Στίγματα ή σπιράλ: Το άνοιγμα που παίρνουμε μεταξύ της τραχείας στην επιφάνεια του σώματος ονομάζεται φλύαρο ή στίγμα, και αυτά βρίσκονται στις περιοχές που ονομάζονται: mesothorax, metathorax και κοιλιακή χώρα. Η απόφραξη Spiracle ρυθμίζεται συνήθως από βαλβίδες που ενεργοποιούνται από τους μυς. Είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των σπειροειδών, ή των αναπνευστικών πόρων, ότι συνήθως προστατεύονται στα περισσότερα έντομα από μικροσκοπικές τρίχες, των οποίων η λειτουργία είναι ανάλογη με αυτή ενός φίλτρου που αποτρέπει την είσοδο σωματιδίων σκόνης και μικροοργανισμών.
- Τραχείες: Είναι επιπτώσεις που διεισδύουν ακόμη και στα μυϊκά κύτταρα, και είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το τοίχωμα τους είναι πολύ λεπτό, το οποίο δεν επιτρέπει την ελεύθερη ανταλλαγή αερίων και νερού. Οι τραχείες καλύπτονται κάπως με ένα υγρό γνωστό ως αιμολύμφη, το οποίο είναι το ίδιο που λούζει τους ιστούς.
Σημασία της αναπνοής
Η αναπνοή θα μπορούσε να οριστεί ως η πιο σημαντική πράξη για την ανάπτυξη ζωτικών λειτουργιών, και αυτό υποστηρίζεται από το αναμφισβήτητο γεγονός ότι όλες οι διεργασίες σχετίζονται με αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής, ακόμη και εντός των οργανισμών, η ανάπτυξη των αντιδράσεων απαιτεί οξυγόνο. Οι ενέργειες της κυτταρικής διαίρεσης και αναγέννησης πραγματοποιούνται, χάρη στην παρουσία αυτού του στοιχείου. Αναγνωρίζεται επίσης η σημασία του στις μεταβολικές διεργασίες και στην απελευθέρωση τοξινών.
Ο εφοδιασμός του είναι τόσο σημαντικός που τα είδη δεν μπορούν να επιβιώσουν στην απουσία του.