و الحيوانات هي قادرة على التنفس تحت الماء من خلال الخياشيم، وجدت الأجهزة المتخصصة في الأسماك. هناك زواحف - مثل السلاحف - والثدييات - مثل الحيتان أو الدلافين - تقضي معظم وقتها تحت الماء ، على الرغم من أنها تضطر إلى الصعود إلى السطح لأخذ الأكسجين من الهواء.
طورت هذه الأنواع آليات للتكيف مع البيئة طوال وجودها. لذلك ، من المهم شرح كيفية عمل هذه الكائنات الحية في البيئة التي يعيشون فيها.
اعتمادًا على نوع الحيوان ، سنقوم بتحليل كيفية تنفس العديد من هذه الأنواع التي تمكنت من البقاء على قيد الحياة في ظل ظروف خاصة.
تنفس السمك
بالنسبة لإدارة شؤون الأطفال والعائلات في وزارة الصحة والخدمات البشرية بالولايات المتحدة الأمريكية ، يتم تعريف عملية تنفس الأسماك والبرمائيات على النحو التالي:
يمكن للأسماك أن تعيش في شكل معين من الماء. على سبيل المثال ، لن تتمكن السمكة التي تعيش في المياه المالحة في المحيط من العيش في المياه العذبة للبحيرة. مثل الكائنات الحية الأخرى ، تتنفس الأسماك الأكسجين. بدلاً من الحصول على الأكسجين من الهواء المحيط بهم ، يمتصون الأكسجين من الماء من حولهم عبر الخياشيم.
الخياشيم هي الأعضاء التنفسية للحيوانات المائية التي تتكون من صفائح تحمي أجسامها وبعض الأعضاء الداخلية.
إنها تسمح بأخذ الأكسجين من الماء الذي يدخل من خلال الفم والأوعية الدموية في الخياشيم تحمل الأكسجين إلى الدم. تقوم البرمائيات بعملية التحول التي تتنفس أيضًا من خلال الرئتين.
الآن ، هناك اختلافات بين أشكال التنفس عبر الرئتين والخياشيم. على سبيل المثال ، تمتلك الحيتان والدلافين رئتين مثل البشر ، لكنها ترتفع إلى السطح للتنفس لأنها تتنفس من خلال فتحات الأنف الموجودة أعلى رؤوسهم.
في حالة الأسماك ، لديها خياشيم ويحدث التنفس عندما تفتح السمكة فمها وتغلقه ؛ عند فتح الفم يدخل الماء بينما عند إغلاقه يدفع الماء باتجاه الخياشيم.
يجب أن تقوم الثدييات المائية بهذه العملية المتمثلة في أخذ الأكسجين باستمرار من السطح ، من أجل العيش في البيئة المحيطة بها. تأخذ الأسماك من الماء - طازجًا أو مملحًا - الأكسجين الذي تأخذه الخياشيم وتنقلها إلى باقي أجزاء الجسم.
فيما يتعلق بوظيفة الخياشيم الداخلية للأسماك ، فإن العملية تحدث على النحو التالي: عندما تتنفس السمكة ، فإنها تأخذ لقمة من الماء على فترات منتظمة. ينتقل هذا إلى جوانب الحلق ، ويدفع الماء من خلال فتحات الخياشيم ، بحيث يمر فوق الخياشيم في الخارج.
وبهذه الطريقة يمكن للأسماك أن تتنفس باستمرار باستخدام الخياشيم الخارجية والداخلية بشكل دوري.
تنفس الحشرات المائية
تقضي بعض الحشرات المراحل الأولى من تطورها في الماء. هناك أنواع تعيش في الهواء.
بعض الأمثلة على هذا النوع من الحيوانات هي اليعسوب والحوريات وأنواع أخرى تولد في شكل يرقات مائية.
مثل جميع الحيوانات ، تحتاج هذه الحشرات أيضًا إلى تحويل الأكسجين إلى ثاني أكسيد الكربون للبقاء على قيد الحياة. تحدث عملية التنفس في هذه الحالة من خلال الثقوب الموجودة على جوانب أجسامهم ، والتي تسمى الفتحات التنفسية.
الفتحات التنفسية هي فتحات في سلسلة من الأنابيب في جسم الحشرة تنقل الأكسجين إلى أهم الأعضاء. في الحشرات المائية حدث تكيف في هذا النظام لتكون قادرة على قضاء جزء من حياتها تحت الماء.
عن غمر الثدييات المائية
هناك نقطة رائعة فيما يتعلق بتنفس الثدييات المائية وهي الطريقة التي تتكيف بها الفقاريات البحرية مع الضغط الواقع على أجسامها عندما تكون مغمورة بالمياه ، على عكس ما يحدث في اللافقاريات في الماء.
في حين أن هذه الحيوانات لا تتنفس تحت الماء ، إلا أنها قادرة على حبس أنفاسها لفترات طويلة ، وهو موضوع دراسة للعلماء والباحثين.
من الواضح أن الرئتين والأعضاء الأخرى المشاركة في التنفس ، وكذلك الأعضاء الحساسة الأخرى ، تتأثر بالغمر في أعماق كبيرة ، ويتم "سحقهم" تحت هذه الضغوط.
ومع ذلك ، فإن القدرة على التكيف مع هذه الظروف تمنع انهيار الرئة وتلف الأعضاء الأخرى ، وذلك بفضل التجويف الصدري وخاصة. الأذن الوسطى لهذه الأنواع البحرية لها فسيولوجيا متخصصة تحميها وتمنحها القدرة على البقاء تحت الماء لفترة طويلة.
جدران الصدر للثدييات البحرية قادرة على دعم انهيار الرئة بالكامل.
من ناحية أخرى ، تسمح الهياكل المتخصصة لرئتيك بانهيار الحويصلات الهوائية (الحويصلات الصغيرة التي تشكل جزءًا من الجهاز التنفسي وحيث يحدث تبادل الغازات بين الهواء المستنشق والدم) أولاً ، تليها المجاري الهوائية النهائية.
يمكن أن تساعد هذه الهياكل أيضًا في إعادة تضخم الرئة بعد الغمر بواسطة مواد كيميائية تسمى السطحي.
فيما يتعلق بالأذن الوسطى ، تمتلك هذه الثدييات جيوبًا كهفية متخصصة في هذا العضو ، والتي يُفترض أنها تظل مغمورة بالدم أثناء حدوث الغمر ، وبالتالي تملأ الفراغ الهوائي
من المثير للدهشة كيف أن الأنواع المختلفة قادرة على العمل في بيئاتها الخاصة ، خاصة فيما يتعلق بعملية التنفس - استنشاق الأكسجين وزفير ثاني أكسيد الكربون - في بيئات مختلفة مثل الهواء والماء.
تعتبر الرئتان والخياشيم هياكل معقدة ، تتكيف مع ظروف مختلفة للغاية ولكنها تحقق الهدف نفسه في النهاية: تزويد الجسم بالأكسجين الضروري لبقائه على قيد الحياة.
المراجع
- الحيوانات I. الفراء والزعانف والريش وأكثر. دليل المعلم. تعافى من eclkc.ohs.acf.hhs.gov.
- هارفي. س (2007). الابتدائية Bailey Gartzet: التنفس تحت الماء. تم الاسترجاع من: gatzertes.seattleschools.org.
- كريتنجر ، إل (2013). خدمة مدونة جامعة كوريل: الحياة تحت الماء. تعافى من blogs.cornell.edu.
- النظم البيئية الأصلية. تعافى من gw.govt.nz.
- كوستا ، بي (2007). متحف جامعة كاليفورنيا لعلم Palentology. فسيولوجيا الغوص للفقاريات البحرية. تعافى من ucmp.berkeley.edu.