KOPOLTYÚK: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK, TÍPUSOK ÉS FONTOSSÁG - BIOLÓGIA - 2026

A kopoltyúk vagy a kopoltyúk a víziállatok légzőszervei, funkciójuk az oxigén cseréje az egyén és a környezet között. A gerinctelen állatok nagyon egyszerű formáitól egészen a gerincesekben kialakult komplex struktúráig jelentkeznek, és ezer speciális lamellából állnak, amelyek egy folyamatos vízárammal szellőzött kopolya üregében helyezkednek el.

A sejtek működéséhez energiára van szükség, ezt az energiát a cukor és más anyagcsere folyamatának bomlásával nyerik az anyagcserében, amelyet celluláris légzésnek hívnak. A legtöbb fajban a levegőben lévő oxigént energiához használják, és a szén-dioxidot hulladékként szállítják ki.

Egy európai csuka (Esox lucius) ágai. Felhasználó: Uwe Gille, a Wikimedia Commons-tól. Az, hogy a szervezetek miként végeznek gázcserét a környezetükkel, mind a test alakját, mind a környezetet befolyásolják, ahol él.

A vízi környezet kevesebb oxigént tartalmaz, mint a földi környezet, és az oxigén diffúziója lassabb, mint a levegőben. A vízben oldott oxigén mennyisége csökken, amikor a hőmérséklet megemelkedik, és az áram csökken.

A kevésbé fejlett fajokhoz alapvető funkcióik teljesítéséhez nincs szükség speciális légzőszerkezetekre. Nagyobb rendszerekben azonban elengedhetetlen, hogy bonyolultabb cserélő rendszerek legyenek, hogy ezek képesek legyenek kielégíteni anyagcseréjüket.

A kopoltyúk gerinctelenekben és gerincesekben találhatók, szálak alakúak, laminárisak vagy arborozók, számos kapilláris erekkel elláthatók, és belső vagy külső megfigyelésük is lehet.

Vannak olyan állatok, amelyek a part menti területeken élnek, mint például a puhatestűek és a rákok, amelyek kopoltyúikkal a vízben és a levegőben aktívan képesek lélegezni, mindaddig, amíg nedves maradnak. Más vízi szervezetektől eltérően, amelyek fulladnak a víz elhagyásakor, a rendelkezésre álló oxigén bősége ellenére.

Általános tulajdonságok

A levegőben lévő oxigén mennyisége körülbelül 21%, míg vízben csak 1% oldódik. Ez a változás a vízi szervezeteket arra kényszerítette, hogy olyan szerkezeteket hozzon létre, mint például kopoltyúk, amelyek kizárólag az oxigén extrahálására szolgálnak.

A kopoltyúk annyira hatékonyak lehetnek, hogy 80% -os oxigén-extrahálási sebességet érnek el, háromszor nagyobb mértékben, mint az emberi tüdő a levegőből.

Vízi szervezetek sokfélesége

Ezek a légzőszervek sokféle vízi szervezetben fejlődtek ki. Különböző típusú kopoltyúkat találhatunk puhatestűekben, férgekben, rákfélékben, tüskésbőrűekben, halakban és akár hüllőkben is, életciklusuk bizonyos szakaszaiban.

Különféle formák

Következésképpen ezek alakja, mérete, elhelyezkedése és eredete nagyban különbözik, és az egyes fajokhoz specifikus alkalmazkodást eredményeznek.

A fejlettebb vízi állatok esetében a méret és a mobilitás növekedése határozta meg a nagyobb oxigénigényt. A probléma egyik megoldása a kopoltyúk területének növelése volt.

Például a halaknak nagy számú ráncuk van, amelyeket a víz elválaszt egymástól. Ez nagy gázcserélő felületet biztosít számukra, amely lehetővé teszi számukra a maximális hatékonyság elérését.

Érzékeny szervek

A kopoltyúk nagyon érzékeny szervek, hajlamosak a fizikai sérülésekre és a paraziták, baktériumok és gombák által okozott betegségekre. Ezért a kevésbé fejlett kopoltyúkat általában külsőnek tekintik.

sérülések

A csontos halak esetében a kopoltyúk nagy koncentrációjú kémiai szennyező anyagokkal, például nehézfémekkel, szuszpendált szilárd anyagokkal és más mérgező anyagokkal szemben, morfológiai károsodásokat vagy sérüléseket szenvednek, úgynevezett ödémát.

Ezek a kopoltyúszövet nekrózisát okozzák, és súlyos esetekben a szervezet meghalását okozhatják a légzés megváltozása miatt.

Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a tudományos kutatók gyakran használják a halak kopoltyúit a szennyeződés fontos biomarkereként a vízi környezetben.

Jellemzők

A kopoltyúk fő funkciója mind a gerinctelen, mind a gerinces szervezetek számára az egyén gázcseréjének folyamatának a vízi környezettel történő elvégzése.

Mivel az oxigén rendelkezésre állása kevesebb a vízben, a vízi állatoknak erőteljesebben kell dolgozniuk egy bizonyos mennyiségű oxigén elfogása érdekében, ami érdekes helyzetet jelent, mivel ez azt jelenti, hogy a kapott oxigén nagy részét felhasználják új oxigén.

Az ember anyagcseréjének 1-2% -át nyugalomban használja a tüdő szellőztetésére, míg a halak nyugalomban körülbelül 10–20% -át igényli a kopoltyúk szellőztetésére.

A kopoltyúk bizonyos fajokban másodlagos funkciókat is kifejthetnek, például néhány puhatestűben ezeket módosították, hogy hozzájáruljanak az étel elfogásához, mivel ezek szervek, amelyek folyamatosan szűrik a vizet.

Különböző rákfélékben és halakban elvégzik a környezetben rendelkezésre álló anyagoknak a testhez viszonyított koncentrációjának ozmotikus szabályozását is, megtalálva azokat az eseteket, amelyekért felelősek a mérgező elemek kiválasztásáért.

A vízi organizmusok mindegyik típusában a kopoltyúknak sajátos funkciójuk van, amely a fejlődés mértékétől és a légzőrendszer összetettségétől függ.

Hogyan működnek?

Általában a kopoltyúk működnek szűrőket, hogy csapdába az oxigén O ₂ találtak a vízben, lényeges, hogy teljesítse életfunkciók, és kihajtsa a hulladék szén-dioxid CO ₂, amely jelen van a szervezetben.

Ennek a szűrésnek az eléréséhez állandó vízáramra van szükség, amelyet a férgek külső kopoltyúinak mozgatása, az egyednek a cápák által végrehajtott mozgása, vagy a fókák csontos halakba való pumpálása révén lehet előállítani.

A gázcsere a víz és a kopoltyúkban lévő vérfolyadék közötti kontaktdiffúzió révén zajlik.

A leghatékonyabb rendszert ellenáramnak nevezik, ahol az ágkapillárisokon átáramló vér érintkezésbe kerül oxigénben gazdag vízzel. Olyan koncentráció-gradienst kapunk, amely lehetővé teszi az oxigén bejutását a kopoltyúlapokon és diffundálódik a véráramba, ugyanakkor a szén-dioxid diffundálódik kívül.

Ha a víz és a vér áramlása azonos irányba haladna, akkor az oxigénfelvételi sebességet nem lehet elérni, mivel ennek a gáznak a koncentrációja gyorsan egyenlődik az ágmembránok mentén.

Típusok (külső és belső)

A kopoltyúk megjelenhetnek a szervezet külső vagy belső részén. Ez a megkülönböztetés elsősorban az evolúció mértékének, a fejlődő élőhely típusának és az egyes fajok sajátos jellemzőinek következménye.

Külső kopoltyúk

A külső kopoltyúk elsősorban a kevésbé fejlett gerinctelen fajokban és átmenetileg a hüllők fejlődésének első szakaszában figyelhetők meg, mivel metamorfózisuk után elveszítik őket.

Mexikói axolotl (Ambystoma mexicanum). Alexander Baranov, Montpellier, Franciaország (.), A Via Wikimedia Commons által. Ezeknek a kopoltyúknak vannak bizonyos hátrányai, elsősorban azért, mert finom kiegészítők, hajlamosak kopásra és vonzzák a ragadozókat. A mozgásban lévő szervezetekben akadályozzák mozgásukat.

A külső környezettel közvetlenül érintkezve általában nagyon érzékenyek és könnyen befolyásolhatók olyan káros környezeti tényezőkkel, mint például a rossz vízminőség vagy a mérgező anyagok jelenléte.

Ha a kopoltyúk megsérülnek, nagyon valószínű, hogy bakteriális, parazita vagy gombás fertőzések fordulnak elő, amelyek súlyosságától függően halálhoz vezethetnek.

Belső kopoltyúk

A belső kopoltyúk, mivel hatékonyabbak, mint a külső, nagyobb vízi szervezetekben fordulnak elő, ám a faj fejlettségétől függően eltérő specializációval rendelkeznek.

Ezek általában olyan kamrákban helyezkednek el, amelyek védelmet nyújtanak, de olyan gázáramokra van szükségük, amelyek lehetővé teszik, hogy állandó kapcsolatba kerüljenek a külső környezettel, hogy megfeleljenek a gázok cseréjének.

A halak kifejlesztettek olyan mészfedeles sapkákat is, melyeket kopoltyúknak neveznek, amelyek megóvják a kopoltyúkat, kapukként szolgálnak, amelyek korlátozzák a víz áramlását, és szivattyúzzák a vizet.

fontosság

A kopoltyúk nélkülözhetetlenek a vízi szervezetek túléléséhez, mivel elengedhetetlenül fontos szerepet játszanak a sejtek növekedésében.

A légzésen kívül és a keringési rendszer nélkülözhetetlen részeként hozzájárulhatnak bizonyos puhatestűek táplálásához, működhetnek mérgező anyagok ürülékrendszereiként és a halakként fejlődő organizmusok különböző ionjainak szabályozói lehetnek.

A tudományos tanulmányok azt mutatják, hogy azok az egyének, akik károsodtak az ágon belüli légzőrendszerben, lassabban fejlődnek és kisebbek, hajlamosabbak a fertőzésre és néha súlyos sérülésekre, amelyek halálhoz vezethetnek.

A kopoltyúk adaptálódtak a legváltozatosabb élőhelyekhez és környezeti feltételekhez, lehetővé téve az élet kialakulását gyakorlatilag anoxikus ökoszisztémákban.

A kopoltyúk specializálódási szintje közvetlenül kapcsolódik a faj evolúciós szakaszához, és ezek egyértelműen a leghatékonyabb módja az oxigén előállításának a vízi rendszerekben.

Irodalom

1. Arellano, J. és C. Sarasquete. (2005). A szenegáli nyelvhal, a Solea senegalensis szövettani atlasza (Kaup, 1858). Andalúziai Tengerészeti Tudományos Intézet, a környezeti minőség és patológia társult egysége. Madrid, Spanyolország. 185 pp.
2. Bioinnova. Gázcsere állatokban és gázcsere halakban. Innovatív csoport a biológiai sokféleség oktatásához. Helyreállítva: innobiologia.com
3. Cruz, S. és Rodríguez, E. (2011). Kétéltűek és a globális változás. Sevilla Egyetem. Helyreállítva a bioscripts.net webhelyről
4. Fanjul, M. és M. Hiriart. (2008). Az állatok funkcionális biológiája I. A XXI. Századi szerkesztők. 399 pp
5. Hanson, P., M. Springer és A. Ramírez. (2010) Bevezetés a vízi makró gerinctelenek csoportjaiba. Rev. Biol. 58. kötet (4): 3-37.
6. Hill, R. (2007). Összehasonlító állatélettan. Editorial Reverté. 905 pp.
7. Luquet, C. (1997). Ágazati szövettan: légzés, ionszabályozás és sav-bázis egyensúly a Chasmagnathus granulata Dana rákban, 1851 (Decapoda, Grapsidae); összehasonlító megjegyzésekkel az Uca uruguayensis-ben (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Buenos Aires-i Egyetem. 187 pp.
8. Roa, I., R. Castro és M. Rojas. (2011). Kopoltyúdeformáció a lazacfélékben: makroszkopikus, szövettani, ultrastrukturális és elem analízis. Int. J. Morphol. 29. kötet (1): 45-51.
9. Ruppert, E. és R. Barnes. (tizenkilenc kilencvenhat) Gerinctelen állattan. McGraw - Hill Interamericana. 1114 pp.
10. Torres, G., S. González és E. Peña. (2010). A tilapia (Oreochromis niloticus) kopoltyúja és májának anatómiai, szövettani és ultrastrukturális leírása. Int. J. Morphol. 28. kötet (3): 703-712.