Чому саме повітря потрібне людині щохвилини?
Якщо чесно, страшно уявити, наскільки ми залежні від повітря. Без нього – лічені хвилини. Все тому, що в повітрі є кисень, без якого наше тіло просто не може виробляти енергію для життя. Кожна клітинка потребує його для дихання – процесу, що дає сили для всього: від биття серця до простої думки. Щойно кисень перестає надходити, виробництво енергії зупиняється, і це, на жаль, дуже швидко призводить до загибелі.
Як ці організми існують без кисню? Чому відкриття Л. Пастера спричинило «революцію» в науці кінця XIX століття?
Ці організми, відомі як анаероби, знайшли інший шлях для отримання енергії – бродіння. Це процес, який не потребує кисню.
Відкриття Пастера – це справжній вибух у науці того часу. До нього панувала думка, що життя без кисню неможливе. А він взяв і довів: “Ні, бродіння — це результат роботи живих мікроорганізмів, які чудово почуваються в безкисневому світі”. Це відкриття не просто змінило погляд на основи життя, а й заклало фундамент мікробіології. Виявилось, що життя набагато різноманітніше, ніж вважалося.
Відкритий мікрофон
Відомо, що зяброві кришки кісткових риб рухаються й забезпечують потрапляння води, насиченої киснем, до зябер. А як тоді відбувається дихання в хрящових риб — акул і скатів, — якщо в них немає зябрових кришок? Чому вони не задихаються?
Більшості акул доводиться буквально “плисти, щоб дихати”. Оскільки у них немає зябрових кришок-насосів, вони постійно рухаються, щоб потік води омивав їхні зябра. Звучить досить виснажливо! Щоправда, деякі донні види, як-от скати, пристосувалися і можуть “закачувати” воду за допомогою м’язів глотки, дихаючи навіть лежачи на дні.
Знайдіть інформацію й виконайте завдання
Для чого дводишні риби використовують свої «легені»?
Дводишні риби дихають повітрям за допомогою «легень», утворених із плавального міхура. Це допомагає їм виживати в умовах нестачі кисню у воді або під час посухи.
Які особливості кровоносної системи мають ці риби?
У дводишних риб є два кола кровообігу. Їхнє передсердя має неповну перегородку, що частково розділяє його. Легеневі артерії несуть кров до «легень», звідки вона повертається по легеневих венах у ліву частину передсердя. Це дозволяє частково відокремити збагачену киснем кров від венозної.
Навіщо кістковим рибам потрібні зяброві кришки?
Зяброві кришки потрібні кістковим рибам для дихання. Рухаючись, вони діють як насос, прокачуючи воду через зябра і забезпечуючи постійний доступ кисню.
Яке це має пристосувальне значення?
Рух зябрових кришок дозволяє рибі дихати, не рухаючись. Це допомагає економити енергію, ховатися від хижаків чи полювати із засідки. Кришки також захищають зяброві пелюстки. На відміну від них, хрящові риби, як-от акули, змушені постійно плавати для омивання зябер водою.
Розв’язання проблемних питань і завдань із теми
Спрогнозуйте особливості еволюції дихальної системи наземних хордових, якби атмосфера Землі містила не 21%, а 35% кисню.
Якби в атмосфері було 35% кисню, еволюція дихальної системи могла б бути іншою:
- Менш розвинені легені. Легені могли б бути меншими та простішими, оскільки для насичення крові киснем не потрібна була б велика дихальна поверхня.
- Збереження шкірного дихання. Деякі тварини могли б зберегти шкірне дихання як значний спосіб газообміну.
- Гігантизм. Високий рівень кисню міг би спричинити появу гігантських тварин, особливо комах, через ефективнішу роботу їхньої трахейної системи. Хребетні також могли б стати більшими завдяки інтенсивнішому метаболізму.
- Простіша кровоносна система. Ймовірно, не виникла б потреба у складному чотирикамерному серці та ефективному гемоглобіні, бо кров легко насичувалася б киснем.
Запитання і завдання
1. До якої групи належить тварина з названими особливостями дихальної системи?
Тварина з такими характеристиками, як наявність трахеї, бронхів, добре розвинених легень, дихання за допомогою скорочення міжреберних м’язів та нездатність дихати через шкіру через рогові покриви, належить до групи рептилій. Всі ці ознаки описані в тексті як пристосування рептилій до життя на суходолі.
2. Про яку здатність тварин ідеться в прислів’ї «Де птахів немає, там і жаби за солов’я зійдуть»? Чим відрізняється механізм цієї здатності в жаб? Чи потрібні для цього легені? Чи є біологічне підґрунтя?
Йдеться про голосову комунікацію (спів/квакання). У жаб звук утворюється коливанням голосових зв’язок у гортані й резонансом голосових мішків. Легені потрібні як «повітряний міхур» і джерело повітря для звуковидобування (але газообмін може йти і через шкіру). Біологічне підґрунтя: голос служить для приваблення партнерів і територіальних сигналів; за відсутності птахів «головним співаком» екосистеми стають жаби.
3. Відомо, що у хвостатих амфібій шкірне дихання переважає над легеневим, а в безхвостих амфібій, навпаки, переважає легеневе дихання. А ось личинки всіх амфібій дихають зябрами. Поясніть, чому відбувається саме так. Які умови навколишнього середовища й особливості будови амфібій сприяли формуванню таких адаптацій?
Тут все логічно і залежить від способу життя.
- Личинки (пуголовки) живуть у воді, тому, як і риби, дихають зябрами – це найкращий варіант для водного середовища.
- Хвостаті амфібії, як-от тритони, обожнюють воду та вологі місця. Їхня шкіра постійно волога, тому через неї і відбувається основний газообмін. Легені в них слабенькі.
- Безхвості амфібії, наприклад, жаби, більше часу проводять на суходолі. Вони активніші, їм потрібно більше кисню, тому в них краще розвинені легені, і легеневе дихання є основним. Шкіра теж дихає, але вже як допоміжний орган.
Це ідеальний приклад того, як середовище формує тварину. Потреба виходити на суходіл стимулювала розвиток легень, а залежність від води зберегла здатність дихати шкірою.