Pred stovkami miliónov rokov mali veľmi, veľmi vzdialení predkovia ľudí - a všetkých suchozemských zvierat s chrbtovými kosťami a štyrmi končatinami - túto schopnosť dýchať vodou, ale stratili sa po tom, ako prví tvorcovia dýchajúci vzduch začali žiť na pevnine na plný úväzok. , Dnes môžu ľudia dýchať vo vode iba pomocou špeciálneho vybavenia - alebo vo filmoch ako „Aquaman“ (Warner Bros. Pictures), o postavách komiksu s jedinečnými schopnosťami pod vodou.
Comic book lore druh vysvetľuje, ako film poloľudský, poloatlantický hybrid Aquaman (Jason Momoa) a všetky jeho ľudsky vyzerajúce atlantické bratrance môžu dýchať v hĺbkach oceánu - spomínajú sa „žiabre“, hoci nie sú viditeľné, a podrobnosti sú ponechané na predstavivosti diváka. Ako presne však dýchajú stvorenia reálneho sveta vo svojom vodnatom prostredí?
Ako sa to stáva, vo väčšine planétových morí, jazier a riek existuje veľké množstvo rozpusteného kyslíka, aj keď naše pľúca dýchajúce vzduch ho jednoducho nedokážu spracovať. Avšak svetoví obyvatelia vody vyvinuli niekoľko ďalších metód na prístup k kyslíku vo vode.
Starodávna technika
Niektoré zvieratá, napríklad medúzy, absorbujú kyslík vo vode priamo cez kožu. Gastrovaskulárna dutina v ich telách slúži dvojakému účelu: trávenie potravy a pohyb kyslíka a oxidu uhličitého v okolí, Rebecca Helm, pomocná profesorka na Univerzite v Severnej Karolíne v Asheville, informovala spoločnosť Live Science.
Najskoršie formy mikrobiálneho života Zeme, ktoré používali kyslík, ho vlastne získali rovnakým spôsobom ako želé - difúziou. Táto forma dýchania sa pravdepodobne objavila asi pred 2,8 miliardami rokov, „niekedy po tom, ako cyanobaktérie začali čerpať kyslík do atmosféry“, tvrdí vedkyňa z oceánu Juli Berwald, autor knihy „Spineless: Science Medúza a umenie pestovania chrbtice“ (Riverhead) Knihy, 2017).
„Pretože majú iba vonkajšiu bunkovú vrstvu a vnútornú bunkovú vrstvu a ich vnútornosti sú želé a neobsahujú bunky, nepotrebujú toľko kyslíka ako zvieratá, ktoré majú skutočné tkanivá vo vnútri,“ povedal Berwald pre Live Science v e-mail.
Existujú však aj nevýhody „dýchania“ difúziou.
„Je to omnoho pomalšie ako používanie obehového systému na privádzanie kyslíka do ďalekých častí tela. Pravdepodobne to znamená, že existuje limit na to, ako môže veľká medúza rásť,“ dodal Berwald.
Metóda zadných dverí
Dýchanie difúziou kyslíka po povrchu tela sa vyskytuje aj pri ostnokožcoch - skupine morských živočíchov, medzi ktoré patria hviezdice, morské hviezdy, morské ježovky a morské uhorky.
Morské hviezdy absorbujú kyslík, keď voda tečie cez hrbole na ich koži zvané papuly a cez drážky v iných štruktúrach nazývaných tubusové nohy, zoológov bezstavovcov Christopher Mah, vedec z Smithsonian National Museum of Natural History vo Washingtone, D.C., povedal pre Live Science.
Niektoré druhy morských uhoriek z plytkej vody však majú iný typ špecializovanej adaptácie na dýchanie: dýchacia „stromová“ štruktúra umiestnená v telovej dutine blízko konečníka. Keď rektálny otvor uhorky nasáva vodu do tela, dýchací strom extrahuje kyslík a vylučuje oxid uhličitý.
„Doslova dýcha zo zadku,“ povedal Mah.
„Základný plán“
V prípade rýb sa žiabre ukázali ako úspešný systém dýchania pomocou siete krvných ciev na odber kyslíka z tečúcej vody a jeho rozptýlenie cez žiabrové membrány.
Žiabre majú vo väčšine rýb „rovnaký základný plán“, povedal Solomon David, odborný asistent na Katedre biologických vied na Nichollsovej štátnej univerzite v Louisiane.
„Sú vyrobené tak, aby mali túto protiprúdovú výmenu plynu - vytiahnite kyslík a uvoľnite odpad,“ povedal David. Keď si ryby ústia do úst, vytvárajú prúd vody prúdiaci cez ich žiabre. Červenkasté, vysoko vaskularizované tkanivo nasáva kyslík a vylučuje oxid uhličitý, „akési kapiláry v našich alveolách,“ uviedol.
Žiabre však nie sú presne univerzálne. Podľa Davida sa ich štruktúra môže líšiť v závislosti od druhu kyslíka. Napríklad žiabre rýchlo sa plávajúceho tuniaka sa budú trochu líšiť od žiabier rýb, ktoré sú predátorom ležania a čakania, ako je napríklad aligátor.
„Ak ste stále aktívnym predátorom, ktorý je stále na cestách, budete mať rôzne žiabre pre vyššie nároky na kyslík,“ povedal David.
Tvar žiabrov sa môže medzi jedincami toho istého druhu dokonca líšiť v závislosti od kyslíkových podmienok vo vode, v ktorej žijú. Štúdie preukázali, že ryby môžu prispôsobiť svoju morfológiu žiabrov, keď sa znečistí ich vodné prostredie; v priebehu času sa ich žiabrové vlákna stužili, aby odolávali kontaminantom vo vode.
Niektoré vodné obojživelníky majú tiež žiabre - vetviace štruktúry, ktoré siahajú smerom von z ich hláv. Toto je larválna zvláštnosť obojživelníkov, ktorá mizne, keď väčšina druhov dospieva, ale vodné mloky ako sirény si tieto vonkajšie žiabre zachovávajú do dospelosti, Kirsten Hecht, vodný ekológ zo Školy prírodných zdrojov a životného prostredia na Floridskej univerzite, povedal pre Live Science v e-mail.
Lungfish - skupina rýb, ktoré dýchajú vzduch a vodu pomocou modifikovaného močového mechúra, majú tiež vonkajšie žiabre, keď sú mladé, „ale takmer všetky druhy lúhov ich stratia pred dosiahnutím dospelosti,“ uviedol Hecht.
Pôvodný článok o Live Science.
