İçindekiler
gaz takası
Bitkiler için suyun yanı sıra en önemli besin maddesi karbondioksittir. En önemli atık ürün, aynı zamanda bir gaz olan oksijendir. Hayvanlar için bunun tersi doğrudur: verimli solunum için oksijen gereklidir (bu gaz olmadan solunum yalnızca %7 verimlilikle gerçekleşebilir) ve metabolizma atık ürünler olarak karbondioksit ve su üretir. Bu nedenle, organizmaların büyük çoğunluğu için temel sorun, bir gazı vücuttan alıp diğerini atmaktır.
Az önce tanımladığımız temel çatallanmanın iki dikkate değer istisnası vardır. Birincisi, az sayıda kimyasal olarak sentetik tek hücreli organizmalardır. Bu organizmalar oksijenin tamamen yokluğunda herhangi bir belirti göstermeden hayatta kalabilirler ve oksijene maruz kalmak bazıları için ölümcüldür. Diğer organizmalar anaerobik koşullar altında belirli bir süre hayatta kalabilirler.
Ancak bu durumlarda, besinlerin solunum yoluyla parçalanması tamamlanmadan durur. Nihai ürünler genellikle laktik asit veya etil alkol gibi hala büyük miktarlarda kimyasal enerji içeren nispeten büyük moleküllerdir. Böylece, anaerobik solunumun aerobik solunuma kıyasla çok savurgan olduğu gösterilmiştir. Bu gerçek onun önemini azaltmaz. Bir organizma anaerobik metabolik yolu kullanarak oksijen yokluğunda kısa bir süre hayatta kalabilir. Sonsuza kadar oksijensiz yaşayabilen organizmalar, başkalarının yaşamasına uygun olmayan ortamlarda çoğalabilirler.
Ancak mantarlar, protozoalar, hayvanlar ve bitkilerin temel solunum yöntemi olan aerobik solunumun yaşamını sürdürebilmesi için pek çok ortam uygundur. İkinci istisna bitki solunumu ile ilgilidir. Oksijen elde etmenin sadece hayvanlarda görülen bir problem olduğu, yeşil bitkilerde gaz değişiminin büyük ölçüde karbondioksiti emip oksijeni serbest bırakmakla olduğunu kabul etmek yaygın bir yanılgıdır. Elbette bu, fotosentez yoluyla meydana gelen değişimdir. Ancak fotosentezin karbonhidrat ürünleri, bu ürünler solunum sırasında kullanılabilir metabolik enerji sağlamak için yakılmazsa, bitki için çok az önem taşır. Bu nedenle bitkiler de hayvanlar gibi sürekli olarak oksijen alır ve hücresel solunum için karbondioksit salar. Yeşil bir bitki parlak ışığa maruz kalırsa, fotosentez ve solunum gazı değişimi gerçekleşir. fotosentez hızı. Solunum hızını büyük ölçüde aştığı için net etki, karbondioksit alımı ve oksijen salınımıdır. Tabii ki kışın yeşil bitki koyu renkli veya yapraksız olduğunda bunun tersi geçerlidir. Bitkiler sürekli olarak, genellikle ölene kadar büyüdüklerinden, canlı bitkiler net karbondioksit sabitleyicidir ve bu nedenle fotosentetik gaz değişimi, solunum gazı değişiminden fazladır.
Balık yüzme kesesi
Ataların balıklarının akciğerleri olduğuna dair bir hipotez var. Birçok araştırmacı, başlangıçta ventral tarafta bulunan akciğerlerin, modern balıklarda yavaş yavaş sırt pozisyonuna geçtiğine ve yüzme kesesine dönüştüğüne inanmaktadır. Hava kesesinin yemek borusu ile bağlantısı da kademeli olarak dorsal pozisyona kaydırıldı. Bu bağlantı hala bazı türlerde bulunur. Ancak günümüzde yaşayan diğer türlerde bağlantı kanalı kaybolmuştur ve artık hava kesesine doğrudan erişim mümkün değildir.
Sitoplazma tatlı sudan daha yoğundur ve kısmen deniz suyundan daha yoğundur. Sonuç olarak, suda yaşayan organizmalar, yukarı doğru yüzmek için enerji kullanmadıkça veya onlara suda yüzme yeteneği veren düşük yoğunluklu organlara sahip olmadıkça boğulma eğilimindedir. Ayrıca, suyun yoğunluğu sıcaklık ve derinliğe göre değiştiğinden, gazlar üzerine kurulu herhangi bir yüzdürme sistemi (derin) su basıncından büyük ölçüde etkilenecektir. Hava kesesi, hangi derinlikte olursa olsun çevredeki suyun yoğunluğuna göre yoğunluğunu ayarlayarak balığın boğulmadan suda kalmasını sağlar. (Tahmin edebileceğiniz gibi, dipte yaşayan balıkların nadiren yüzme kesesi vardır.) Balık yukarı doğru yüzüyorsa, yüzme kesesi basınç düşüşüne tepki olarak şişer ve yüzme kesesini normal boyutuna döndürmek için yüzdürme kesesinden gazların çıkarılması gerekir. Aksi takdirde balık yüzeye daha hızlı çıkacaktır. Tersine, eğer balık aşağı doğru yüzüyorsa, yüzme kesesine gazlar eklenmelidir. Gazlar, mesane duvarında bulunan ve çok sayıda kan damarı ile yakın temas halinde bulunan özel bir bez (gazlı bez) tarafından eklenir. Gaz tahliyesi genellikle yüzer mesane boyunca veya oval lob adı verilen ayrı, özel bir alanda gerçekleşir.
Mesanedeki gazların analizi çok yüksek bir O2 konsantrasyonu ortaya çıkardı. Bu konsantrasyon genellikle çevredeki sulardan daha yüksektir. Daha da ilginci, moleküler nitrojen (hayvanların içinde kimyasal olarak aktif olmayan) ve bazen argon gibi bağlanmayan gazlar daha da yüksek konsantrasyonlardaydı. Genellikle, konsantrasyon farkının tersi yönde malzemelerin birikmesi, aktif taşıma ile sağlanabilir. Ancak oksijenin aktif taşıma ile taşınması (akciğerlerin yapamadığı bir işlev) çok sıra dışı bir olay olacaktır. Ayrıca, aktif taşıma, maddelerin kimyasal reaksiyona girmesi için transferini gerektirir. Azot ve organeller gibi kimyasal olarak aktif olmayan gazların varlığı bu olayı olası kılmıyor. Peki bu gazlar balığın yüzen mesanesinde nasıl birikebilir? Bu sorunun cevabının bir kısmı Johann B. Norveç’teki Oslo Üniversitesi’nden Steen. Steen, gazlı beze girip çıkan yılan balığındaki küçük kılcal damarlardan az miktarda kan almayı başardı. Analizinin sonuçları, görünüşe göre konsantrasyon farkının tersi yönde gazların kandan salındığını gösterdi. Çünkü gazlı bezden kana salgılanan laktik asit, kanın gaz taşıma yeteneğini büyük ölçüde azaltmıştır. Kısacası, aktif taşıma söz konusu değildir. Gaz salınımının kimyasal değil, fiziksel bir olay olduğu açıktır.
takip sistemi
Hava solumak için geliştirilen daraltılmış iç solunum cihazının ikinci genel tipi trakeal sistemdir. Çoğu kara eklembacaklısına özgü olan bu solunum sistemi, hayvanlar aleminde birkaç kez birbirinden bağımsız olarak ortaya çıktı. Burada belirli bir alanda bir solunum cihazı bulamıyoruz ve gazların kan yoluyla taşınması çok az veya ihmal edilebilir düzeyde. Buna karşılık, sistem, vücutta dallara ayrılan trakea adı verilen birçok küçük tüpten oluşur. Trakea ve daha küçük trakeal daldan her bir hücreye doğrudan hava taşıyan dallara uzanan dallar. Burada hücre zarları boyunca difüzyon meydana gelir.
Hava, vücut duvarında genellikle kapakçıklarla açılıp kapatılan delikler olan spiracle yoluyla trakeaya girer. Bazı büyük böcekler, kasları kasıp gevşeterek trakeal sistemlerini aktif olarak havalandırırlar. Ancak çoğu böcek küçük görünür ve bazı oldukça büyük böcekler öyle değildir. Hesaplamalar, oksijenin havaya difüzyon hızının, dış atmosferdekinden biraz daha az olsa da, trakeanın uçlarındaki gerekli O2 konsantrasyonunu karşılamak için yeterli olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, bu tür bir solunum sistemi, kuşkusuz, böceğin kullanabileceği vücut büyüklüğünde sınırlayıcı bir faktördür.
Solungaçlar ve gündüz sinekleri gibi bazı böceklerin suda yaşayan larvaları, çok sayıda trakeal tüple donatılmış yaprak veya tüy şeklindeki yapılar olan trakeal solungaçlara sahiptir. Daha önce tartıştığımız diğer solungaç türlerinde emilen oksijen kanla taşınırken, trakeal solungaçlarda emilen oksijen dış sudan gelir ve genel trakeal sistem boyunca gaz halinde hareket eder.
su tasarrufu
Karasal ortamda organizmaların karşılaştığı en ciddi sorunlardan biri, doku yüzey nemini korumak için gerekli olan sürekli su kaybıdır. Karasal ortamlarda yaşayan çoğu bitki ve hayvan için, su tasarrufu konusunda uzmanlaşmak bir zorunluluktur. Gaz değişimi büyük ölçüde geniş yüzeylere bağlı olduğu için, bir organizmanın hayatta kalması için solunumla su kaybını azaltma yeteneği genellikle kritiktir. Gördüğümüz gibi bitkiler, nem düşük olduğunda stomaları kapatarak süngerimsi mezofildeki gaz değişim dokularından su kaybını önemli ölçüde önleyebilirler.
Sonuç olarak, karbondioksit ihtiyacı fotosentez ile üretilen karbondioksit seviyesine kadar azalır ve O2 tüketen hücresel solunum gerçekleşir. Ancak bitkiler korunur. Hayvanlar için sorun çok daha ciddi. Heterotroflar, metabolizmada kullanmak için kendi oksijenlerini üretemezler; Nefes almak zorundalar. Gaz değişim yüzeylerinden su kaybı, izotermal hayvanlar için özel bir problemdir. Bu hayvanların oksijen ihtiyacı, özellikle düşük sıcaklıklarda daha yüksektir.
Hidrasyonun korunmasındaki zorluk, havanın solunum yolundaki hareketini izlediğimizde daha belirgin hale gelir. Hava solunduğunda hava yollarını geçerek akciğerlere ulaşır ve burada alveollerin son derece geniş bir alanıyla karşılaşır. Bu hava, çok yoğun bir damar ağı tarafından nemlendirilen ve ısıtılan solunum yollarının dokuları ile yakın temas halindedir. Sonuç olarak, solunan hava vücut sıcaklığına kadar ısıtılır ve neme tamamen doyurulur, böylece gaz değişimi etkin bir şekilde gerçekleşebilir. Bu nemli hava dışarıya verilirse hem ısı hem de su kaybı olur.
Karasal hayvanlar arasında solunumla kaybedilen nemi yerine koymanın en yaygın yolu, başka bir ters akış değişim sistemi kullanmaktır. Kurak habitatlarda yaşayan hayvanlar için strateji oldukça basittir. Bu habitatlarda kaybolan suyu yenilemek için yapılan seçim baskısı kendini daha şiddetli hissettiriyor. Solunum sırasında hava buruna girer ve akciğerlere giderken bir dizi kıvrımlı, nemli dokudan geçer. Bu geçiş sırasında gerekli ısı ve nemin çoğu havaya verilir, aksi takdirde tüm bu iş sadece akciğerlerde yapılırdı.
Su ve sıcaklık değişimi burundan akciğerlere doğru bir eğim gerektirir. Buruna en yakın dokular (genellikle), daha soğuk havaya doğrudan maruz kaldıkları için bir miktar nem ve ısı kaybederler. Hava sistem içinde hareket ettikçe değişim devam eder ve değişimin gerçekleştiği yönler arasındaki fark gittikçe küçülür. Akciğerlere giren hava tamamen ısınır ve neme doyurulur.
Akciğerlerden çıkan hava, çıkış yolu boyunca karşı akım sistemiyle karşılaşır. Solunum yolunun yüzeyleri ile sistemden çıkan hava arasındaki bu etkileşim, nemin burun dokularına çok verimli bir şekilde geri dönmesini sağlar. Örneğin develerde tamamen kuruyan çöl havası akciğerlere giderken iyice nemlenir. Ancak ters akış düzenlemesi, nemin %95’inin dışarı verilen havadan geri kazanılmasını sağlar.
kaynak:
https://www.sciencedirect.com
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]