Prieš šimtus milijonų metų labai, labai tolimi žmonių protėviai - ir visi sausumos gyvūnai, turintys stuburą ir keturias galūnes - turėjo šį kvėpavimo vandenį sugebėjimą, tačiau jis buvo prarastas po to, kai pirmieji orą kvėpuojantys padarai pradėjo gyventi sausumoje visą darbo dieną. . Šiandien žmonės gali kvėpuoti vandeniu tik naudodami specialią įrangą - arba tokiuose filmuose kaip „Aquaman“ („Warner Bros. Pictures“) apie komiksų personažus, turinčius unikalius povandeninius sugebėjimus.
Komiksų knygoje kraštotyra paaiškinama, kaip filmo pusiau žmogus, pusės Atlanto hibridas Aquamanas (Jasonas Momoa) ir visi jo žmogaus išvaizdos Atlanto pusbroliai gali kvėpuoti vandenyno gelmėse - minimos „žiaunos“, nors jų ir nematyti, o specifika paliekama žiūrovo vaizduotei. Bet kaip tiksliai realaus pasaulio būtybės kvėpuoja savo vandeningoje aplinkoje?
Kaip nutinka, daugumoje planetos jūrų, ežerų ir upių yra daug ištirpusio deguonies, nors mūsų orą kvėpuojantys plaučiai tiesiog negali jo apdoroti. Tačiau pasaulio vandens gyventojai sukūrė keletą kitų būdų, kaip pasiekti deguonį vandenyje, ekspertai pasakojo „Live Science“.
Senovės technika
Kai kurie gyvūnai, tokie kaip medūzos, vandenyje esantį deguonį absorbuoja tiesiai per savo odą. Virškinimo kraujagyslių ertmė jų kūnuose vykdoma dviem tikslais: virškinant maistą, judant deguonimi ir anglies dioksidu aplink, - „Live Science“ pasakojo Šiaurės Karolinos universiteto Ashevilio universiteto docentė Rebecca Helm.
Tiesą sakant, ankstyviausios Žemės mikrobų gyvybės formos, kurios naudojo deguonį, jį gaudavo panašiai kaip drebučiai - difuzijos būdu. Ši kvėpavimo forma greičiausiai atsirado maždaug prieš 2,8 milijardo metų, „kažkada po to, kai melsvabakterės pradėjo siurbti deguonį į atmosferą“, teigia vandenyno mokslininkė Juli Berwald, knygos „Nugara: medūzų mokslas ir stuburo augimo menas“ („Riverhead“) autorė. Knygos, 2017).
„Kadangi jie turi tik išorinį ir vidinį ląstelių sluoksnius, o jų vidus yra želė ir neturi ląstelių, jiems nereikia tiek deguonies, kiek gyvūnams, kurių viduje yra faktiniai audiniai“, - „Berwald“ pasakojo „Live Science“ Elektroninis laiškas.
Tačiau yra ir „kvėpavimo“ difuzijos metu trūkumų.
"Tai daug lėčiau, nei naudojant kraujotakos sistemą, kad deguonis patektų į tolimiausias kūno vietas. Tai greičiausiai reiškia, kad yra ribota galimybė augti didelėms medūzoms", - pridūrė Berwald.
Galinių durų metodas
Kvėpavimas deguonies difuzijos būdu per kūno paviršių taip pat aptinkamas dygiaodžiuose - jūrų gyvūnų grupėje, kuriai priklauso jūriniai jūrų žvaigždės, jūrų žvaigždės, jūrų ežiai ir jūros agurkai.
Jūros žvaigždės sugeria deguonį, kai vanduo teka per iškilimus ant jų odos, vadinamų papulėmis, ir per griovelius kitose struktūrose, vadinamose vamzdelių kojomis, - pasakojo „Live Science“ bestuburių zoologas Christopheris Mahas, Smithsonian Nacionalinio gamtos istorijos muziejaus Vašingtone (D.C.) mokslininkas.
Tačiau kai kurioms seklų jūros agurkų rūšims būdingas kitoks specializuotas pritaikymas kvėpuoti: kvėpavimo „medžio“ struktūra, esanti kūno ertmėje prie išangės. Kai agurko tiesiosios žarnos anga į jo organizmą sugeria vandenį, kvėpavimo medis ištraukia deguonį ir išskiria anglies dioksidą.
„Tiesiogine prasme jis kvėpuoja iš užpakalio“, - sakė Mahas.
„Pagrindinis projektas“
Pasak šiaurės rytų žuvininkystės mokslo centro, žuvys žiaunomis įrodė, kad yra sėkminga kvėpavimo sistema, naudojant kraujagyslių tinklą deguoniui pritraukti iš tekančio vandens ir paskleisti jį per žiaunų membranas.
Daugelio žuvų žiaunos turi „tą patį pagrindinį planą“, - „Live Science“ pasakojo Saliamonas Davidas, Luizianos Nichollo valstybinio universiteto Biologijos mokslų katedros docentas.
„Jie yra pasirengę pakeisti priešpriešinį dujų mainą - ištraukite deguonį ir išmeskite atliekas“, - sakė Davidas. Žuvys žvelgdamos į burną sukuria vandens srovę, tekančią virš jų žiaunų. Rausvas, labai kraujagyslių paveiktas audinys išsiurbia deguonį ir išskiria anglies dioksidą, „panašų į mūsų alveolėse esančius kapiliarus“.
Tačiau žiaunos nėra visiškai tinkamos visiems. Pasak Deivido, jų struktūra gali skirtis atsižvelgiant į jų deguonies poreikį. Pvz., Greito plaukimo tuno žiaunos šiek tiek skirsis nuo žuvies, kuri yra grobuoniškas melo ir lauki, pavyzdžiui, aligatoriaus gardas.
„Jei esate aktyvus plėšrūnas, nuolat keliaujantis, turėsite skirtingas žiaunas, kad padidintumėte deguonies poreikį“, - teigė Davidas.
Jis pridūrė, kad žiaunų forma gali skirtis tarp tų pačių rūšių asmenų, atsižvelgiant į deguonies sąlygas vandenyje, kuriame jie gyvena. Tyrimai parodė, kad žuvys gali pritaikyti savo žiaunų morfologiją, kai jų vandeninga buveinė užteršta; laikui bėgant, jų žiauninės gijos sutankėjo, kad būtų atsparios teršalams vandenyje.
Kai kurie vandens varliagyviai taip pat turi žiaunas - išsišakojančias struktūras, išsikišančias iš galvos. Tai varliagyvių lervos bruožas išnyksta, kai dauguma rūšių subręsta, tačiau vandens saliandrai, tokie kaip sirenos, išlaiko šias išorines žiaunas iki pilnametystės, Floridos universiteto gamtos išteklių ir aplinkos mokyklos vandens ekologė Kirsten Hecht pasakojo „Live Science“. Elektroninis laiškas.
Plaukes žuvis, kuri kvėpuoja oru ir vandeniu, naudodama modifikuotą plaukimo pūslę, taip pat turi išorinių žiaunų, kai jie yra jauni, „bet beveik visos plaučių žuvų rūšys jas praranda prieš sulaukdamos pilnametystės“, - teigė Hechtas.
Originalus straipsnis apie Gyvasis mokslas.
