Czy wiesz, że u niektórych gatunków tlen jest bezpośrednio wchłaniany przez tkanki?
Wiem, że brzmi to trochę szalenie, ponieważ najprawdopodobniej większość z nich ma w głowach ten wzór, w którym tlen dostaje się przez nos, dociera do płuc, gdzie zachodzi wymiana gazowa z krwią w pęcherzykach płucnych, jednak u niektórych gatunków, jak to jest w przypadku owadów proces ten jest zupełnie inny, ponieważ nie obejmuje działania układu krążenia i nazywany jest oddychaniem tchawicy.
Gatunek, u którego rozwija się ten typ oddychania są wyposażone w tchawice, które wnikają w ciało, dając początek systemowi rurek o ścianach wzmocnionych pierścieniami zbudowanymi z chityny. Tchawice to te, które umożliwiają przepływ powietrza do systemu gatunku.
Pajęczaki i stawonogi to tylko niektóre przykłady zwierząt, u których rozwija się oddychanie tchawicze.
Definicja oddychania tchawicą
Jest to rodzaj oddychania, który można określić jako bezpośredni, ponieważ powietrze jest dostarczane do komórek, nie wymagając krwi jako płynu transportowego, jak ma to miejsce w przypadku oddychania u ludzi.
Układ oddechowy owadów przewodzi tlen bezpośrednio do komórek, skąd usuwany jest produkt odpadowy (dwutlenek węgla), aby przetransportować go na zewnątrz. Składa się z połączenia rodzajów rurek, które są odpowiedzialne za wprowadzanie gazów oddechowych do organizmu i przeprowadzanie wymiany gazów na poziomie komórek. Powietrze dostaje się przez szereg zewnętrznych otworów zwanych przetchlinami, które prowadzą do sieci rurek zwanych tchawicami. Te tchawice wielokrotnie rozgałęziają się do tchawic.
Jak zachodzi oddychanie tchawicą?
Jako typowy dla owadów i innych stawonogów lądowych, ten rodzaj oddychania występuje dzięki temu, że organizmy te posiadają szereg rurek zwanych tchawicami, które otwierają się na zewnątrz przez otwory zwane stygmatami. To są najważniejsze struktury w tym procesie.
Tchawice, podobnie jak system rur, rozgałęziają się do wszystkich części ciała, które tworzy ważne połączenia umożliwiające wymianę gazów: tlenu (O2) i dwutlenek węgla (CO2), jest wykonywana bezpośrednio na wszystkich komórkach. Powietrze przepompowywane jest przez przednie znamiona, co powoduje nadmuchiwanie brzucha gatunku. Po zamknięciu znamienia obserwuje się, jak brzuch się kurczy, a uwolniony dwutlenek węgla wydostaje się przez tylne znamiona.
Wymiana gazowa w oddychaniu tchawicowym odbywa się zgodnie z mechanizmem fizycznego procesu zwanego dyfuzją, w którym produkt gradientu stężeń wprowadzanego strumienia powietrza i stężenia, w którym pierwiastek znajduje się w komórkach, sprzyja uwalnianiu niepożądany gaz dla organizmu (CO2) oraz wchłanianie niezbędnego tlenu. Ponieważ mamy wyższe stężenie na wlocie powietrza, gaz ten przechodzi z tchawicy do komórek przez pory błon komórkowych, aż do wyrównania stężeń po obu stronach iw punkcie równowagi proces ustaje.
To samo dzieje się z dwutlenkiem węgla, chociaż w odwrotny sposób, ponieważ to komórki wytwarzają go jako produkt uboczny w swoich reakcjach na uzyskanie energii. Zatem stężenie tego gazu w komórkach jest znacznie wyższe niż w powietrzu, więc przechodzi on do tchawicy, aby wyrównać jego stężenie.
Struktury zaangażowane
Transport pobieranego ze środowiska powietrza z powodzeniem realizowany jest w organizmach wykonujących oddychanie tchawicze, dzięki wspólnemu działaniu szeregu struktur, wśród których warto wymienić:
- Tchawice: Są to wgłębienia powłoki, które tworzą powłokę lub naskórek, który jest zastępowany podczas zmiany skóry. Rozmiar tej struktury jest mniejszy niż 0.8 milimetra. Tchawice rozgałęziają się wewnątrz zwierzęcia i stają się cieńsze, tak że są wprowadzane przez wszystkie tkanki. W ten sposób docierają w pobliże wszystkich komórek owadów, podobnie jak naczynia włosowate w organizmie człowieka.
- Stygmaty lub przetchlinki: Otwór, który uzyskujemy między tchawicą na powierzchni ciała, nazywany jest przedziorem lub piętnem, a te znajdują się w obszarach zwanych: śródpłucnej, śródpiersia i brzucha. Okluzja spiralna jest zwykle regulowana za pomocą zastawek uruchamianych mięśniami. Ważną cechą przetchlinek, czyli porów oddechowych, jest to, że u większości owadów są one zwykle chronione drobnymi włoskami, które pełnią analogiczną funkcję do filtra, który zapobiega przedostawaniu się cząsteczek kurzu i mikroorganizmów.
- Tchawice: Są to gałęzie, które wnikają nawet w komórki mięśniowe i należy zauważyć, że ich ściana jest bardzo cienka, co nie pozwala na swobodną wymianę gazów i wody. Tchawice są nieco pokryte płynem znanym jako hemolimfa, czyli tym samym, który kąpie tkanki.
Znaczenie oddychania
Oddychanie można określić jako najważniejszy akt dla rozwoju funkcji życiowych, o czym świadczy niezaprzeczalny fakt, że wszystkie procesy związane są z reakcjami utleniania i redukcji, nawet wewnątrz organizmów, do ich rozwoju potrzebny jest tlen. Dzięki obecności tego pierwiastka przeprowadzane są działania podziału i regeneracji komórek. Uznano również jego znaczenie w procesach metabolicznych i uwalnianiu toksyn.
Jego podaż jest tak ważna, że gatunki nie mogą przetrwać w przypadku jego braku.