Fylogenéza respiračnej sústavy – typy dýchania a vývoj pľúc u živočíchov

Fylogenéza respiračnej sústavy – typy dýchania a vývoj pľúc u živočíchov

I. Funkcia respiračnej sústavy

• respiračná (výmena dýchacích plynov)
• fonačná (tvorba hlasu)

Dýchanie je súhrn rozkladných biochemických a fyziologických procesov, pri ktorých sa uvoľňuje energia.

II. Respiračné prostredie

• vodné prostredie – 6 – 8% obsah kyslíka závisí od teploty, výskytu zelených rastlín, od pohybu vody a množstva rozkladajúcich látok
• atmosféra – obsahuje 21% kyslíka, pomer je stálejší ako vo vode

III. Typy dýchacích sústav

1. Dýchanie celým povrchom tela

– difúziou

• vyskytuje sa u živočíchov, ktoré vzhľadom na svoj objem majú veľký povrch tela
• povrch tela tvorený tenkostennými bunkami a pod povrchom je sieť vlásočníc, kyslík je prenášaný do miest spotreby
• pásomnice majú anaeróbny metabolizmus
• príklad: jednobunkovce, pŕhlivce, ploskavce, máloštetinavce, roztoče

2. Kožné dýchanie

– doplnkové dýchanie založené na difúzii

• podmienka kožného dýchania je vlhký povrch tela
• príklad: obojživelníky (70 – 80%)

3. Dýchanie žiabrami

• žiabre
• ektodermálneho pôvodu
• vznikli vyliačením pokožky
• na povrchu žiabier je respiračný epitel vystužený opornými tkanivami
• sú intenzívne prekrvené
• kyslík priamo prechádza do krvi difúziou

Žiabre:

• a) vonkajšie – voľne vyčnievajú do vodného prostredia (mnohoštetinavce, žubrienky obojživelníkov)
• b) vnútorné – uložené v telovej dutine (mäkkýše, kôrovce, drsnokožce, ryby)

• u rýb žiabre kryté skrelami
• dvojdýšne ryby dýchajú žiabrami a pri nedostatku vody vychlípením čreva, ktoré je bohato prekrvené
• Latiméria divná dýcha žiabrami, ale aj prispôsobeným plynovým mechúrom.
• voda sa k žiabram dostane cez ústny otvor, kyslík sa dostáva na základe difúzie proti smeru prúdeniu krvi

4. Dýchanie pľúcnymi vačkami

• táto respirácia prebieha u pľúcnatých ulitníkov (bohato prekrvená časť plášťovej dutiny), u niektorých pavúkovcov (lamela)
• u ulitníkov pľúcne vaky predstavuje bohato prekrvená plášťová dutina
• u pavúkovcov sa vo vačkoch nachádzajú lamely (podobné ako listy v knihe), ktoré sú schopné rozťahovať a sťahovať sa – prúdi v nich hemolymfa – kyslík sa prenáša prostredníctvom dýchacieho farbiva

5. Dýchanie vzdušnicami / tracheami

• vzdušnice sú vychlípeniny pokožky, ektodermálneho pôvodu
• sú tvorené rúrkami, ktoré sa rozvetvujú, sú vystužené chitinom a na povrchu chránené stigmami – zabraňujú vysúšaniu
• vzduch sa priamo nimi privádza k jednotlivým bunkám
• pracujú na princípe difúzie, hnacou silou difúzie je koncentračný spád
• vzdušnicami dýchajú pavúkovce a hmyz

Larvy hmyzu – dýchajú tracheálnymi žiabrami

Vodný hmyz – si vytvára tzv. vzdušnicový zásobník, napr. pod krovkami (potápnik obrubený)

6. Dýchanie pľúcami

Pľúca – sú respiračným orgánom suchozemských stavovcov a vodných cicavcov (delfíny, veľryby)

• sú endodermálneho pôvodu a vznikli ako vyliačenina tráviacej rúry
• s vonkajším prostredím sú spojené dýchacími cestami

Pľúca obojživelníkov

• sú vakovité, ich respiračná plocha malá, lebo sú hladké, alebo len málo zriasené (žaby)
• nemajú alveoly
• respirácia je doplnená kožným dýchaním (až 80%)
• obojživelníky vzduch prehltávajú
• vzduch ide nozdrami do úst a dýchacími cestami do pľúc

Pľúca plazov

• sú vakovité, dochádza zväčšovaniu respiračnej plochy, vytvárajú sa priehradky a mechúriky
• hady majú ľavé pľúca zakrpatené

Pľúca vtákov

• sú malé, prirastené na chrbticu
• na rozhraní priedušnice a priedušiek sa nachádza hlasový orgán – syrinx
• pľúca nemajú alveoly, ale na prevod kyslíka im slúžia vzdušné kapiláry
• majú vyvinuté vzdušné vaky – vyliačeniny pľúc (5 párov) – v nich ale neprebieha výmena plynov, nie sú respiračná plocha
• funkcia vzdušných vakov:
  • zásobáreň O₂
  • nadľahčujú jedinca
  • termoregulačná (ochladzovanie jedinca)
• vtáky majú dvojité okysličovanie tela

Pľúca cicavcov

• párový orgán
• základná stavebná jednotka pľúc – alveola – vystlaná respiračným epitelom, zväčšuje respiračný povrch pľúc
• za 1 min. nadýchneme 8 – 9 l vzduchu
• 0,5 l vzduchu vdýchneme a 150 ml ostáva v mŕtvom bode
• Kesónová choroba – potápači sa musia pomaly vynárať, môže dôjsť k vytvoreniu dusíkatých bubliniek v krvi

Fyziológia respirácie

1. Vonkajšie dýchanie

• výmena dýchacích plynov medzi vzduchom v alveolách a krvou v pľúcnych alveolách
• hnacou silou sú rozdielne tlaky v alveolách a krvou

2. Vnútorné dýchanie

• výmena dýchacích plynov medzi krvou v tkanivách a orgánoch
• na prenos dýchacích plynov sa vyvinuli dýchacie farbivá, napr. hemoglobín – bezstavovce ho majú voľný v hemolymfe
• stavovce ho majú uzatvorený v erytrocytoch
• väzba O₂ s hemoglobínom sa nazýva – oxyhemoglobín
• väzba s CO₂ – karbaminohemoglobín
• väzba s CO – karboxyhemoglobín
• methemoglobín – vzniká pôsobením oxidačných činidiel na hemoglobín