Oddychanie zewnętrzne - Polski Serwis Naukowy

Animacja doprowadzenia tlenu do płuc (wdech) i wydalenia dwutlenku węgla na zewnątrz (wydech)

Oddychanie zewnętrzne, respiracja, oddychanie – zespół procesów fizjologicznych umożliwiających tkankową penetrację tlenu i usuwanie dwutlenku węgla. U ssaków polega na pobieraniu powietrza do płuc, wymianie gazowej zachodzącej w pęcherzykach płucnych, transporcie tlenu i CO2 przez krew i dyfuzji pomiędzy krwią a komórkami organizmu.

Stawonogi (Arthropoda, z gr. arthron – staw + podus – noga) – najliczniejszy w gatunki typ zwierząt na Ziemi. Dotychczas opisano ponad milion gatunków. Według danych IUCN opisano 950 000 gatunków owadów i 40 000 skorupiaków. Liczby w pozostałych grupach stawonogów wahają się – w zależności od źródła – od kilkunastu tysięcy (np. wije) do ponad 60 tysięcy gatunków pajęczaków, a z każdym rokiem przybywa ich coraz więcej.

Skorupiaki (Crustacea) – podtyp stawonogów, w większości wodnych. Wiele gatunków wchodzi w skład planktonu. Znanych jest ponad 50 tysięcy gatunków.

W zależności od stopnia skomplikowania planu budowy organizmu oddychanie zewnętrzne może odbywać się wyłącznie przez jego powłokę zewnętrzną (powierzchnię ciała) na drodze dyfuzji (jamochłony, gąbki, pierwotniaki) lub za pośrednictwem wyspecjalizowanego narządu oddechowego (np. przestrzenie hemolimfatyczne w odnóżach niektórych skorupiaków, płucotchawki pajęczaków, tchawki, skrzela oraz płuca). Wymiana gazowa zachodząca podczas oddychania skórnego u zwierząt wodnych lub żyjących w wilgotnych siedliskach może przewyższać wymianę gazową skrzeli i płuc, przykładowo u węgorza wynosi ona 60% a u aksolotla 80%. U organizmów, których narządy oddechowe znajdują się wewnątrz ciała, oddychanie zewnętrzne możliwe jest dzięki ruchom oddechowym wentylującym te narządy. U ssaków są to ruchy klatki piersiowej, które zwiększając i zmniejszając objętość płuc powodują zasysanie lub wypychanie powietrza. U stawonogów są to pulsujące ruchy odwłoka.

Płuco (łac. pulmo) - pojedynczy lub parzysty narząd oddechowy kręgowców oddychających powietrzem atmosferycznym. Do kręgowców tych zaliczane są też - prócz płazów, gadów, ptaków i ssaków - ryby dwudyszne, które w niesprzyjających warunkach atmosferycznych oddychają pojedynczym, workowatym płucem, powstałym z przekształconego pęcherza pławnego. W ciągu rozwoju rodowego kręgowców z przedniego odcinka jelita powstają dwa różne narządy oddechowe – płuca i skrzela. U ryb ulegają degeneracji płuca (z wyjątkiem wspomnianych już ryb dwudysznych), a u zwierząt lądowych - skrzela. Przypuszczalnie płuca pochodzą z aparatu hydrostatycznego podobnego do pęcherza pławnego ryb (według niektórych pęcherz pławny ryb jest zdegenerowanym płucem). Występują jednak wątpliwości, gdyż pęcherz pławny powstaje po stronie tylnej (grzbietowej) cewy jelitowej, płuca natomiast po stronie przedniej (brzusznej). Bez wątpienia można jednak powiedzieć, że wykształcenie płuc zostało wywołane przez wzmożone zapotrzebowanie na tlen zwierząt lądowych. Również ich rozwój (coraz silniejsze fałdowanie) ma ścisłe powiązanie z zapotrzebowaniami energetycznymi organizmów (zwiększeniem tempa metabolizmu). Listkiem zarodkowym, z którego powstają płuca jest endoderma.

Pierwotniaki, protisty zwierzęce (Protozoa) – drobne (według tradycyjnych definicji – jednokomórkowe) organizmy eukariotyczne, zaliczane tradycyjnie (do XX w.) do królestwa zwierząt, w randze typu lub podkrólestwa. W nowszych systemach klasyfikacji włączane są do królestwa Protista jako sztuczny takson (dział). Według jednej z propozycji taksonomicznych, pierwotniaki są wydzielane jako odrębne królestwo Protozoa, obejmując również wielokomórkowe śluzowce, nie obejmując z kolei licznych grup jednokomórkowców zaliczanych do roślin, grzybów lub chromistów.

Płucodyszny ślimak Pomacea canaliculata wystawiający syfon oddechowy nad powierzchnię wody

Celem oddychania zewnętrznego jest umożliwienie oddychania wewnętrznego, zwanego również komórkowym, przez doprowadzenie potrzebnego do jego zajścia tlenu i usunięcie powstającego w jego skutek dwutlenku węgla. Oddychanie zewnętrzne ma jednak też znaczenie dla innych zjawisk fizjologicznych, np. pozwala kontrolować odczyn płynów ustrojowych.

Dwutlenek węgla (CO2, nazwa systematyczna: ditlenek węgla lub tlenek węgla(IV)) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek węgla na IV stopniu utlenienia.

Oddychanie komórkowe – jest wielostopniowym biochemicznym procesem utleniania związków organicznych związanym z wytwarzaniem energii użytecznej metabolicznie. Oddychanie przebiega w każdej żywej komórce w sposób stały. Zachodzi ono nawet wtedy, gdy inne procesy metaboliczne zostaną zahamowane. Chociaż istnieją różnice w przebiegu procesu oddychania u poszczególnych grup organizmów, to zestaw enzymów katalizujących poszczególne reakcje składające się na oddychanie jest zbliżony u wszystkich organizmów żywych. Zachodzenie oddychania jest jednym z najczęściej stosownych wskaźników zachodzenia procesów życiowych. Jedynie wirusy będące strukturami na pograniczu życia i cząstek chemicznych nie przeprowadzają procesu oddychania.

Etapy oddychania

W procesie oddychania zwierząt wyróżniane są dwa do czterech głównych etapów, w zależności od planu budowy organizmu:

wymiana gazowa zewnętrzna na poziomie całego organizmu, polegająca na pobieraniu tlenu (w przypadku aerobów) zawartego w powietrzu lub wodzie i wydalaniu dwutlenku węgla poprzez drogi oddechowe (zewnętrzna wymiana gazowa, nazywana wentylacją skrzeli lub płuc), transport do narządu oddechowego (narządu wymiany gazowej) wprowadzającego tlen do krwi oraz odbierającego z krwi dwutlenek węgla,

transport gazów przez krew na drodze pomiędzy płucami a tkankami – ten etap wyróżniany jest u większości kręgowców,

wymiana gazowa wewnętrzna pomiędzy płynami ustrojowymi a komórkami (przekazanie tlenu z krwi do komórek organizmu, odebranie dwutlenku węgla). Definicje dzielące oddychanie tylko na zewnętrzne i wewnętrzne, ten etap włączają do oddychania zewnętrznego, a termin "oddychanie wewnętrzne" rezerwują dla oddychania komórkowego,

oddychanie komórkowe (wewnątrzkomórkowe) – nazywane również utlenianiem biologicznym lub metabolizmem oddechowym – polegające na wykorzystaniu tlenu lub innych utleniaczy przez komórki.

Przypisy

↑ Stanisława Stokłosowa: Oddychanie, respiracja. W: Leksykon biologiczny. Czesław Jura, Halina Krzanowska (red.). Warszawa: Wiedza Powszechna, 1992. ISBN 83-214-0375-1.
Tadeusz Krzymowski, Jadwiga Przała, Luiza Dusza: Fizjologia zwierząt : podręcznik dla studentów wydziałów medycyny weterynaryjnej, wydziałów biologii i hodowli zwierząt akademii rolniczych i uniwersytetów : praca zbiorowa. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 2005, s. 389. ISBN 83-09-01792-8.
Bogusław Gołab, Władysław T. Traczyk: Anatomia i fizjologia człowieka. Podręcznik dla studentów.. Łódź: Ośrodek Doradztwa i Szkolenia TUR s.c., s. 202. ISBN 83-86212-42-X.
Słownik terminów biologicznych pwn.pl (on line). Wydawnictwo Naukowe PWN SA, 2008. [dostęp 19 listopada 2008].
Zoology Dictionary. studentsguide.in. [dostęp 19 listopada 2008].
Mały słownik biologiczny. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1972.
↑ Biologia. Mulimedialna encyklopedia PWN Edycja 2.0. Wrocław: Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008. ISBN 978-83-61492-24-5.

Bibliografia

Mały słownik biologiczny. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1972.

Słownik terminów biologicznych (on line). Wydawnictwo Naukowe PWN SA, 2008. [dostęp 10 maja 2011].

Knut Schmidt-Nielsen: Fizjologia zwierząt: adaptacja do środowiska. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008. ISBN 978-83-01-15349-6.