hundratals miljoner år sedan, mycket, mycket avlägsna förfäder till människor — och av alla landdjur med ryggben och fyra lemmar — hade denna vattenandningsförmåga, men den förlorades efter att de första luftandningsvarelserna började leva på land på heltid. Idag kan människor bara andas in vatten med hjälp av specialutrustning-eller i filmer som ”Aquaman” (Warner Bros bilder), om serietidning tecken med unika undervattensförmåga.,
serietidning lore slags förklarar hur filmens halvmänniska, halv-Atlantean hybrid Aquaman (Jason Momoa) och alla hans mänskliga utseende Atlantean kusiner kan andas i havsdjupet-”gälar” nämns, även om de inte är synliga, och detaljerna lämnas till betraktarens fantasi. Men hur exakt andas verkliga varelser i sina vattna miljöer?
När det händer finns det gott om upplöst syre i de flesta av planetens hav, sjöar och floder, även om våra luftandande lungor helt enkelt inte kan bearbeta det., Men världens vattenboende har utvecklat flera andra metoder för att få tillgång till syre i vatten, berättade experter Live Science.
en gammal teknik
vissa djur som maneter absorberar syret i vatten direkt genom huden. En gastrovaskulär hålighet inuti sina kroppar tjänar ett dubbelt syfte: smälta mat och flytta syre och koldioxid runt, Rebecca Helm, en biträdande professor vid University of North Carolina, Asheville, berättade Live Science.,
faktum är att jordens tidigaste former av mikrobiellt liv som använde syre erhöll det på samma sätt som geléer gör — genom diffusion. Denna form av andning uppträdde sannolikt omkring 2,8 miljarder år sedan, ”någon gång efter att cyanobakterier började pumpa syre i atmosfären”, enligt oceanforskaren Juli Berwald, författare till ”Spineless: vetenskapen om maneter och konsten att odla en ryggrad” (Riverhead Books, 2017).,
”eftersom de bara har ett yttre cellskikt och ett inre cellskikt och deras insida är gelé och inte har celler, behöver de inte så mycket syre som djur som har faktiska vävnader på insidan”, berättade Berwald Live Science i ett mail.
det finns emellertid också nackdelar med att ”andas” genom diffusion.
”det är mycket långsammare än att använda ett cirkulationssystem för att få syre till långt når kroppen. Det betyder förmodligen att det finns en gräns för hur stora maneter kan växa”, tillade Berwald.,
back-door method
andning genom syrediffusion över kroppsytan finns också i tagghudingar — en grupp marina djur som inkluderar sjöstjärnor, sjöstjärnor, sjöborrar och sjögurkor.
sjöstjärnor absorberar syre när vatten strömmar över stötar på huden som kallas papler, och genom spår i andra strukturer som kallas rörfötter, ryggradslös zoolog Christopher Mah, en forskare med Smithsonian National Museum of Natural History i Washington, DC, berättade för Live Science.,
vissa typer av grunt vatten sjögurkor har emellertid en annan typ av specialiserad anpassning för andning: en respiratorisk ”träd”-struktur som ligger i kroppshålan nära anusen. När gurkaens rektala öppning suger vatten i kroppen, extraherar andningsträdet syre och utvisar koldioxid.
”det andas bokstavligen ut ur sin röv”, sa Mah.,
A ”basic blueprint”
i fisk har gälar visat sig vara ett framgångsrikt system för andning, med hjälp av ett nätverk av blodkärl för att dra in syre från flytande vatten och sprida det genom gillmembran, enligt Northeast Fisheries Science Center.
över de flesta fiskar har gills ”samma grundläggande ritning”, Solomon David, en biträdande professor med Institutionen för biologiska vetenskaper vid Nicholls State University i Louisiana, berättade för Live Science.
”de är gjorda för att få denna motströmsutbyte av gas — dra ut syre och släpp avfall”, sa David., När fisk gape munnen, de skapar en ström av vatten som strömmar över sina gälar. Rödaktig, mycket vaskulariserad vävnad suger ut syre och utvisar koldioxid, ”ungefär som kapillärer i våra alveoler”, sa han.
gälar är dock inte exakt en storlek-passar-alla. Deras struktur kan variera mellan arter för att passa deras syrebehov, enligt David. Gälarna av en snabb-simning tonfisk, till exempel, kommer att variera något från de av en fisk som är en lögn-och-vänta rovdjur, såsom en alligator gar.,
” Om du är en aktiv rovdjur som är på språng hela tiden, kommer du att ha olika gälar för högre syrebehov”, sa David.
Gill form kan även variera mellan individer av samma art, beroende på syreförhållanden i vattnet där de bor, tillade han. Studier har visat att fisk kan anpassa sin gill morfologi när deras vattniga livsmiljö blir förorenad; med tiden blir deras gillfilament mer kondenserade, för att motstå föroreningarna i vattnet.
vissa vattenlevande amfibier har också gälar — förgreningsstrukturer som sträcker sig utåt från huvudet., Detta är en larv drag i amfibier som försvinner som de flesta arter mogna, men vatten salamandrar som sirener behålla dessa externa gälar i vuxen ålder, Kirsten Hecht, en akvatisk ekolog med skolan för naturresurser och miljö vid University of Florida, berättade levande vetenskap i ett mail.
Lungfisk — en grupp fisk som andas luft samt vatten med hjälp av en modifierad simma blåsa — har också externa gälar när de är unga, ”men nästan alla Lungfisk arter förlorar dem innan de når vuxen ålder,” Hecht sade.,
- i bilder: spöklika djuphavsdjur
- bilder: spöklika Dumbo bläckfisk dansar i det djupa havet
- bilder: Den Freakiest utseende fisk
ursprungliga artikeln om Live Science.