ŽAUNAS: RAKSTURLIELUMI, FUNKCIJAS, VEIDI UN NOZĪME - BIOLOĢIJA - 2025

Par žaunas vai žaunas ir elpošanas orgāni ūdensdzīvnieku, viņiem ir funkciju veikšanai apmaiņu skābekļa starp individuālo un vidi. Tie parādās no ļoti vienkāršām formām bezmugurkaulniekiem līdz sarežģītām struktūrām, kas izveidojušās mugurkaulniekiem, un tās veido tūkstošiem specializētu lamelju, kas atrodas žaunu dobumā, ko ventilē nepārtraukta ūdens plūsma.

Šūnas darbībai prasa enerģiju, šo enerģiju iegūst, sadaloties cukuriem un citām vielām vielmaiņas procesā, ko sauc par šūnu elpošanu. Lielākajā daļā sugu skābekli gaisā izmanto enerģijai, un oglekļa dioksīds tiek izvadīts kā atkritumi.

Eiropas līdakas (Esox lucius) filiāles arkas. Lietotājs: Uwe Gille, no Wikimedia Commons. To, kā organismi veic gāzu apmaiņu ar apkārtējo vidi, ietekmē gan ķermeņa forma, gan vide, kurā tā dzīvo.

Ūdens vidē ir mazāk skābekļa nekā sauszemes vidē, un skābekļa difūzija ir lēnāka nekā gaisā. Ūdenī izšķīdušā skābekļa daudzums samazinās, palielinoties temperatūrai un samazinoties strāvai.

Mazāk attīstītām sugām pamatfunkciju veikšanai nav vajadzīgas specializētas elpošanas struktūras. Tomēr lielākos gadījumos ir ļoti svarīgi izveidot sarežģītākas apmaiņas sistēmas, lai tās varētu pienācīgi segt vielmaiņas vajadzības.

Žaunas ir atrodamas bezmugurkaulniekos un mugurkaulniekos, tās var būt vītņveida, lamināras vai lokveidīgas, apveltītas ar daudziem kapilāriem, un mēs tās novērojam arī iekšēji vai ārēji.

Krastmalā dzīvo dzīvnieki, piemēram, gliemji un krabji, kuri spēj aktīvi elpot ar žaunām ūdenī un gaisā, kamēr vien tie ir mitri. Atšķirībā no citiem ūdens organismiem, kas nosmakuši, atstājot ūdeni, neskatoties uz pieejamā skābekļa pārpilnību.

Vispārīgais raksturojums

Skābekļa daudzums gaisā ir aptuveni 21%, bet ūdenī tas ir izšķīdis tikai 1%. Šīs izmaiņas piespieda ūdens organismus radīt struktūras, piemēram, žaunas, kas paredzētas tikai skābekļa ieguvei.

Žaunas var būt tik efektīvas, ka ar skābekli tās iegūst 80%, kas ir trīs reizes augstākas nekā cilvēka plaušām no gaisa.

Ūdens organismu daudzveidība

Šie elpošanas orgāni attīstījās ļoti daudzos dažādos ūdens organismos, un dažās dzīves cikla fāzēs mēs varam atrast dažāda veida žaunas gliemjos, tārpos, vēžveidīgajos, adatādaiņos, zivīs un pat rāpuļos.

Formu daudzveidība

Rezultātā tie ļoti atšķiras pēc formas, lieluma, atrašanās vietas un izcelsmes, kā rezultātā katrai sugai ir specifiskas adaptācijas.

Ūdens dzīvniekiem, kas attīstījušies vairāk, lieluma un mobilitātes palielināšanās noteica lielāku skābekļa patēriņu. Viens no šīs problēmas risinājumiem bija palielināt žaunu platību.

Piemēram, zivīm ir liels skaits kroku, kuras ūdens atšķir viens no otra. Tas viņiem piešķir lielu gāzes apmaiņas virsmu, kas ļauj sasniegt maksimālo efektivitāti.

Jutīgi orgāni

Žaunas ir ļoti jutīgi orgāni, uzņēmīgi pret fiziskiem ievainojumiem un slimībām, ko izraisa parazīti, baktērijas un sēnītes. Šī iemesla dēļ mazāk attīstītās žaunas parasti uzskata par ārējām.

Traumas

Kaulainās zivīs žaunas, saskaroties ar lielu ķīmisko piesārņotāju, piemēram, smago metālu, suspendēto cietvielu un citu toksisko vielu, koncentrāciju, cieš no morfoloģiskiem bojājumiem vai ievainojumiem, ko sauc par tūsku.

Tie izraisa žaunu audu nekrozi, un smagos gadījumos elpošanas pārmaiņu dēļ tie var pat izraisīt organisma nāvi.

Šīs īpašības dēļ zinātnieki bieži izmanto zivju žaunas kā nozīmīgus piesārņojuma biomarķierus ūdens vidē.

Iespējas

Žaunu galvenā funkcija gan bezmugurkaulnieku, gan mugurkaulnieku organismiem ir veikt indivīda gāzu apmaiņas procesu ar ūdens vidi.

Tā kā ūdenī skābekļa pieejamība ir zemāka, ūdensdzīvniekiem ir smagi jāstrādā, lai uztvertu noteiktu skābekļa daudzumu, kas ir interesanta situācija, jo tas nozīmē, ka liela daļa iegūtā skābekļa tiks izmantota jauna skābeklis.

Cilvēks miera stāvoklī plaušās izvēdina 1–2% no vielmaiņas, savukārt miera stāvoklī esošajām zivīm žaunu ventilācijai nepieciešami aptuveni 10–20%.

Žaunas dažām sugām var attīstīt arī sekundāras funkcijas, piemēram, dažās gliemjos tās tika modificētas, lai veicinātu pārtikas uztveršanu, jo tie ir orgāni, kas nepārtraukti filtrē ūdeni.

Dažādos vēžveidīgajos un zivīs viņi arī veic vidē pieejamo vielu koncentrācijas osmotisko regulēšanu attiecībā pret ķermeni, atrodot gadījumus, kad viņi ir atbildīgi par toksisko elementu izdalīšanos.

Katram ūdens organismu tipam žaunām ir īpaša funkcija, kas ir atkarīga no evolūcijas pakāpes un elpošanas sistēmas sarežģītības.

Kā viņi strādā?

Kopumā žaunas darbojas kā filtri, kas notver ūdenī atrodamo skābekli O ₂ , kas ir būtisks tā dzīvībai svarīgo funkciju veikšanai, un izvada no organisma esošos oglekļa dioksīda CO ₂ atkritumus.

Lai panāktu šo filtrēšanu, nepieciešama pastāvīga ūdens plūsma, ko var radīt tārpu ārējo žaunu kustība, haizivju veiktas indivīda kustības vai plombējot pumpurus kaulainās zivīs.

Gāzes apmaiņa notiek caur kontakta difūziju starp ūdeni un asiņu šķidrumu, kas atrodas žaunās.

Visefektīvāko sistēmu sauc par pretstrāvas plūsmu, kurā asinis, kas plūst caur filiāļu kapilāriem, nonāk saskarē ar skābekli bagātu ūdeni. Tiek radīts koncentrācijas gradients, kas ļauj skābeklim iekļūt caur žaunu plāksnēm un difuzēt asinsritē, vienlaicīgi ar oglekļa dioksīda izkliedi ārpusē.

Ja ūdens un asiņu plūsma būtu vienā virzienā, netiktu sasniegti vienādi skābekļa uzņemšanas ātrumi, jo šīs gāzes koncentrācija ātri sakristu pa filiāļu membrānām.

Veidi (ārējie un iekšējie)

Žaunas var parādīties organisma ārējā vai iekšējā daļā. Šī diferenciācija galvenokārt izriet no evolūcijas pakāpes, biotopu veida, kur tie attīstās, un katras sugas īpašajām īpašībām.

Ārējās žaunas

Ārējās žaunas novēro galvenokārt mazattīstītās bezmugurkaulnieku sugās un īslaicīgi rāpuļu attīstības pirmajos posmos, jo pēc metamorfozes tās tās zaudē.

Meksikas axolotl (Ambystoma mexicanum). Autors Aleksandrs Baranovs no Monpeljē, Francijā (.), Via Wikimedia Commons Šiem žaunu veidiem ir zināmi trūkumi, pirmkārt, tāpēc, ka tie ir smalki piedēkļi, tie ir pakļauti nobrāzumiem un piesaista plēsējus. Organismos, kuriem ir kustība, tie kavē to pārvietošanos.

Tiešā saskarē ar ārējo vidi tie parasti ir ļoti jutīgi, un tos var viegli ietekmēt nelabvēlīgi vides faktori, piemēram, slikta ūdens kvalitāte vai toksisku vielu klātbūtne.

Ja žaunas ir bojātas, ļoti iespējams, ka notiks baktēriju, parazītu vai sēnīšu infekcijas, kas atkarībā no smaguma pakāpes var izraisīt nāvi.

Iekšējās žaunas

Tā kā iekšējās žaunas ir efektīvākas nekā ārējās, tās sastopamas lielākos ūdens organismos, taču tām ir atšķirīgs specializācijas līmenis atkarībā no sugas attīstības.

Tie parasti atrodas kamerās, kas tos aizsargā, bet, lai panāktu gāzu apmaiņu, tiem ir nepieciešama strāva, kas ļauj tiem būt pastāvīgā kontaktā ar ārējo vidi.

Zivis arī izstrādāja kaļķainus vāciņus, kurus sauc par žaunām, kas kalpo funkciju aizsardzībai, kas darbojas kā vārti, kas ierobežo ūdens plūsmu, un arī sūknē ūdeni.

Svarīgums

Žaunas ir ļoti svarīgas ūdens organismu izdzīvošanai, jo tām ir nepieciešama loma šūnu augšanā.

Papildus elpošanas veikšanai un tā ir būtiska asinsrites sistēmas sastāvdaļa, tie var dot ieguldījumu noteiktu molusku barošanā, darboties kā toksisko vielu izdalīšanas sistēmas un būt dažādu jonu regulatoriem organismos, kas attīstījušies kā zivis.

Zinātniskie pētījumi liecina, ka indivīdiem, kuri ir cietuši filiāles elpošanas sistēmu, ir lēnāka attīstība un mazāki izmēri, tie ir vairāk pakļauti infekcijai un dažreiz nopietniem ievainojumiem, kas var izraisīt nāvi.

Žaunām ir panākta pielāgošanās visdažādākajiem biotopiem un vides apstākļiem, ļaujot dzīvot dzīvībai praktiski anoksiskās ekosistēmās.

Žaunu specializācijas līmenis ir tieši saistīts ar sugas evolūcijas fāzi, un tie noteikti ir visefektīvākais veids, kā iegūt skābekli ūdens sistēmās.

Atsauces

1. Arellano, J. un C. Sarasquete. (2005). Senegālas jūrasmēles, Solea senegalensis histoloģiskais atlants (Kaup, 1858). Andalūzijas Jūras zinātņu institūts, asociētā vides kvalitātes un patoloģijas nodaļa. Madride Spānija. 185 lpp.
2. Bioinnova. Gāzes apmaiņa dzīvniekiem un gāzes apmaiņa zivīm. Inovācijas grupa bioloģiskās daudzveidības mācīšanai. Atgūts no: innovabiologia.com
3. Cruz, S. un Rodríguez, E. (2011). Abinieki un globālās pārmaiņas. Seviļas universitāte. Atkopts no bioscripts.net
4. Fanjuls, M. un M. Hiriarts. (2008). Dzīvnieku funkcionālā bioloģija I. XXI gadsimta redaktori. 399 lpp.
5. Hansons, P., M. Springers un A. Ramirezs. (2010) Ievads ūdens makro bezmugurkaulnieku grupās. Biolo. 58. sēj. (4): 3–37.
6. Hils, R. (2007). Dzīvnieku salīdzinošā fizioloģija. Redakcijas reverss. 905 lpp.
7. Luquet, C. (1997). Filiāļu histoloģija: elpošana, jonu regulēšana un skābju-bāzes līdzsvars krabjā Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); ar salīdzinošām piezīmēm Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Buenosairesas universitāte. 187 lpp.
8. Roa, I., R. Castro un M. Rojas. (2011). Žaunu deformācija lašu dzimtas zivīs: makroskopiskā, histoloģiskā, ultrastrukturālā un elementu analīze. Int. J. Morphol. 29. sēj. (1): 45–51.
9. Ruppert, E. un R. Barnes. (deviņpadsmit deviņdesmit seši). Bezmugurkaulnieku zooloģija. McGraw - Hill Interamericana. 1114 lpp.
10. Torres, G., S. González un E. Peña. (2010). Tilapijas (Oreochromis niloticus) žaunu un aknu anatomiskais, histoloģiskais un ultrastrukturālais apraksts. Int. J. Morphol. 28. sēj. (3): 703–712.