setki milionów lat temu, bardzo, bardzo odlegli przodkowie ludzi — i wszystkich zwierząt lądowych z kośćmi grzbietowymi i czterema kończynami — mieli tę zdolność oddychania wodą, ale została ona utracona po tym, jak pierwsze istoty oddychające powietrzem zaczęły żyć na lądzie w pełnym wymiarze czasu. Dziś ludzie mogą oddychać wodą tylko za pomocą specjalnego sprzętu — lub w filmach takich jak „Aquaman” (Warner Bros. Pictures), o postaciach komiksowych z unikalnymi podwodnymi zdolnościami.,
fabuła Komiksu w pewnym sensie wyjaśnia, w jaki sposób pół-człowiek, pół-Atlantycki hybryd Aquaman (Jason Momoa) i wszyscy jego wyglądający na człowieka Atlantyccy kuzyni mogą oddychać w oceanicznych głębinach-wspomina się o „skrzelach”, choć nie są one widoczne, a szczegóły pozostawiono wyobraźni widza. Ale w jaki sposób prawdziwe stworzenia oddychają w swoim wodnym otoczeniu?
tak się składa, że w większości mórz, jezior i rzek planety jest mnóstwo rozpuszczonego tlenu, chociaż nasze oddychające powietrzem płuca po prostu nie są w stanie go przetworzyć., Ale mieszkańcy świata wody wyewoluowali kilka innych metod dostępu do tlenu w wodzie, eksperci powiedzieli żywej nauce.
starożytna technika
niektóre zwierzęta, takie jak meduzy, absorbują tlen w wodzie bezpośrednio przez skórę. Jama żołądkowo-naczyniowa wewnątrz ich ciał służy podwójnemu celowi: trawienie żywności i przenoszenie tlenu i dwutlenku węgla wokół, Rebecca Helm, adiunkt na Uniwersytecie Karoliny Północnej, Asheville, powiedział żywej nauce.,
w rzeczywistości najwcześniejsze formy życia drobnoustrojów na Ziemi, które wykorzystywały tlen, otrzymywały go w ten sam sposób, co galaretki — poprzez dyfuzję. Ta forma oddychania pojawiła się prawdopodobnie około 2,8 miliarda lat temu, „jakiś czas po tym, jak cyjanobakterie zaczęły pompować tlen do atmosfery”, według Juli Berwald, autorki książki” Spineless: The Science of Meduza and the Art of Growing a Backbone ” (Riverhead Books, 2017).,
„ponieważ mają tylko zewnętrzną warstwę komórkową i wewnętrzną warstwę komórkową, a ich wnętrza są galaretowate i nie mają komórek, nie potrzebują tyle tlenu, co zwierzęta, które mają rzeczywiste tkanki w środku” – powiedział Berwald w e-mailu.
istnieją jednak również wady „oddychania” przez dyfuzję.
„jest znacznie wolniejszy niż używanie układu krążenia do dostarczania tlenu do dalekich obszarów ciała. Prawdopodobnie oznacza to, że istnieje limit na to, jak duże meduzy mogą rosnąć-dodał Berwald.,
metoda tylnych drzwi
oddychanie przez dyfuzję tlenu na powierzchni ciała występuje również w szkarłupniach-grupie zwierząt morskich, do której należą rozgwiazdy, gwiazdy morskie, jeżowce i ogórki morskie.
gwiazdy morskie absorbują tlen, gdy woda przepływa przez guzki na ich skórze zwane grudkami i przez rowki w innych strukturach zwanych stopami rurowymi-powiedział na żywo zoolog bezkręgowców Christopher Mah, badacz z Smithsonian National Museum of Natural History w Waszyngtonie.,
niektóre rodzaje płytkowodnych ogórków morskich mają jednak inny rodzaj wyspecjalizowanej adaptacji do oddychania: strukturę „drzewa” oddechowego zlokalizowaną w jamie ciała w pobliżu odbytu. Gdy otwór odbytniczy ogórka zasysa wodę do ciała, drzewo oddechowe wydobywa tlen i wydala dwutlenek węgla.
,
a „basic blueprint”
u ryb skrzela okazały się skutecznym systemem oddychania, wykorzystującym sieć naczyń krwionośnych do pobierania tlenu z przepływającej wody i rozpraszania go przez błony skrzelowe, zgodnie z Northeast Fisheries Science Center.
w większości ryb skrzela mają „ten sam podstawowy plan”, powiedział Solomon David, asystent profesora z Wydziału Nauk Biologicznych na Nicholls State University w Luizjanie.
, Kiedy ryby otwierają usta, tworzą prąd wody przepływającej przez ich skrzela. Czerwonawa, silnie unaczyniona tkanka wysysa tlen i wydala dwutlenek węgla, „coś jak naczynia włosowate w naszych pęcherzykach płucnych”, powiedział.
jednak skrzela nie są uniwersalne. Ich struktura może się różnić w zależności od gatunku, aby zaspokoić ich zapotrzebowanie na tlen, według Davida. Na przykład skrzela szybko pływającego tuńczyka różnią się nieco od skrzela ryby, która jest drapieżnikiem, takim jak aligator gar.,
„Jeśli jesteś aktywnym drapieżnikiem, który jest w ruchu przez cały czas, będziesz miał różne skrzela dla wyższego zapotrzebowania na tlen” – powiedział David.
kształt skrzeli może się nawet różnić u osobników tego samego gatunku, w zależności od warunków tlenowych w wodzie, w której żyją-dodał. Badania wykazały, że ryby mogą dostosować swoją morfologię skrzelową, gdy ich wodne środowisko staje się zanieczyszczone; z czasem ich włókna skrzelowe stają się bardziej skondensowane, aby oprzeć się zanieczyszczeniom w wodzie.
niektóre Płazy wodne mają również struktury skrzelowo — rozgałęziające się, które rozciągają się na zewnątrz od ich głowy., Jest to cecha larwalna u płazów, która zanika w miarę dojrzewania większości gatunków, ale salamandry wodne, takie jak syreny, zachowują te zewnętrzne skrzela w wieku dorosłym, Kirsten Hecht, ekolog wodny ze szkołą Zasobów Naturalnych i środowiska na Uniwersytecie Florydy, powiedział na żywo Science w e-mailu.
Lungfish — grupa ryb, które oddychają powietrzem, a także wodą za pomocą zmodyfikowanego pęcherza pływackiego — również mają zewnętrzne skrzela, gdy są młode, „ale prawie wszystkie gatunki lungfish tracą je przed osiągnięciem dorosłości”, powiedział Hecht.,
- na zdjęciach: upiorne stworzenia głębinowe
- Zdjęcia: upiorna Ośmiornica Dumbo tańczy w głębokim morzu
- Zdjęcia: najdziwniejsza ryba
oryginalny artykuł o żywej nauce.