Ryby, ako vodné živočíchy, vyvinuli rôzne mechanizmy na získavanie kyslíka potrebného pre život. Jedným z týchto mechanizmov sú vzduchové vaky, ktoré hrajú dôležitú úlohu v dýchacom systéme niektorých druhov rýb.
Dýchanie rýb: Základný prehľad
Pre ryby je prirodzené prostredie vo vode, prostredníctvom ktorej získavajú kyslík. Ryby majú žiabre, ktoré im umožňujú získavať kyslík rozpustený vo vode. Keď ryba otvorí ústa, voda preteká cez žiabre a krv v kapilárach naberá kyslík, ktorý je rozpustený vo vode. Oxid uhličitý sa dostáva difúziou z krvi cez žiabre do vody. Ryby využijú až 90% kyslíka z vody. Podnetom na zvýšenie frekvencie dýchacích pohybov rýb je predovšetkým pokles obsahu kyslíka vo vode.
Žiabre: Hlavný dýchací orgán rýb
Žiabre sú tenké a zriasené štruktúry, ktorými prúdi voda, čo umožňuje výmenu plynov. Majú rôzny tvar a podobu. Ich povrch sa zväčšuje zriasením (kríčkovitým rozvetvením alebo majú lamely). Na žiabrových oblúkoch rýb je množstvo zriasených, bohato prekrvených lupienkov, ktorými preteká voda vždy rovnakým smerom, proti prúdu krvi vo vlásočniciach žiaber. Do nich prúdi odkysličená krv priamo zo srdca. Okysličená krv sa zo žiaber dostáva do celého organizmu, kyslík prenáša hemoglobín červených krviniek.
Dýchanie celým povrchom tela
U jednobunkovcov a najnižšie postavených mnohobunkovcov (pŕhlivce, ploskavce, niektoré larvy hmyzu) dochádza k výmene dýchacích plynov difúziou cez povrch tela, teda špecializované dýchacie orgány nemajú vytvorené. Dýchanie celým povrchom tela sa vyskytuje aj u viacerých nižších stavovcov (obojživelníky, niektoré druhy rýb v prvých dňoch života).
Vzduchové vaky: Pomocný dýchací orgán niektorých rýb
Niektoré ryby majú schopnosť využívať aj kyslík zo vzduchu, ktorý prehltávajú. Kyslík sa potom vstrebáva cez bohato prekrvenú sliznicu čreva tráviacej rúry. Rybám sa v priebehu fylogenézy ako pomocný orgán vyvinuli pľúca v podobe vakov. Dýchaciu funkciu si zachovali len v starobylej skupine dvojdyšných rýb. Väčšine ostatných rýb sa z nich vyvinul druhotný orgán - plynový mechúr, ktorý má funkciu hydrostatického orgánu - nadľahčuje telo vo vode.
Prečítajte si tiež: Komplexný prehľad vitamínu D
Funkcia vzduchových vakov
Pľúcne vaky, na druhej strane, majú primárnu funkciu ako dýchací orgán, ktorý slúži na príjem kyslíka zo vzduchu. Vyskytujú sa u niektorých rýb, ako sú dvojdyšníkovce, a poskytujú týmto rybám možnosť dýchať vzduch, čo je výhodné v prostrediach s nedostatkom kyslíka vo vode. U dvojdyšných rýb sú pľúcne vaky evolučne príbuzné s plynovým mechúrom, ale ich funkcia je predovšetkým dýchacia.
Príklady rýb s vzduchovými vakmi
Medzi ryby, ktoré využívajú vzduchové vaky na dýchanie, patria napríklad dvojdyšné ryby (Dipnoi). Tieto ryby žijú v sladkých vodách Afriky, Južnej Ameriky a Austrálie a sú schopné prežiť aj v obdobiach sucha, keď sa voda v ich biotopoch vyparí. V takýchto situáciách sa zahrabú do bahna a dýchajú vzduch pomocou svojich vzduchových vakov.
Dýchacie sústavy iných živočíchov
Rozdielnosť úrovne metabolizmu viedla ku vzniku rôznych dýchacích sústav jednotlivých skupín živočíchov. Typ dýchacieho ústrojenstva závisí aj od prostredia, v ktorom živočích žije.
Dýchanie vzdušnicami
Ako určitá modifikácia dýchania difúziou cez povrch tela sa vyvinulo tracheálne dýchanie. Vzdušný kyslík je privádzaný vzdušnicami (trachey) priamo k jednotlivým tkanivám. Trachey vznikajú preliačením ektodermu dovnútra tela, čím sa vytvorí systém tenkých kanálikov, ktoré ústia na povrch tela uzatvárateľnými otvormi, ktoré sa nazývajú stigmy. Trachey sú typickým dýchacím ústrojom vzdušnicovcov. U lariev vodného hmyzu sa stretávame s modifikáciou tohto ústrojenstva na rozvetvené tracheálne žiabre.
Dýchanie pľúcnymi vačkami
Pľúcne vačky využívajú na dýchanie niektoré skupiny pavúkovcov. Vznikli zo žiaber brušných končatín a prispôsobili sa na dýchanie vzdušného kyslíka. Zložené sú z lamiel usporiadaných rovnobežne ako listy v knihe. Prúdi v nich hemolymfa.
Prečítajte si tiež: Zelenina do tieňa
Dýchanie pľúcami
Pľúca sú dýchacie orgány suchozemských stavovcov a ich funkciou je zabezpečiť nasýtenie krvi kyslíkom zo vzduchu. Dýchajú nimi aj najvyššie vyvinuté vodné stavovce (delfíny, veľryby). Pľúca sú párový, vakovitý orgán. Vyvinuli sa z vnútornej zárodočnej vrstvy - endodermu.
Obojživelníky majú pľúca vakovité, vnútri hladké (mloky) alebo zriasené (žaby). Mechanizmus dýchania je spojený s prehltávaním vzduchu (keďže nemajú vyvinuté rebrá, hrudný kôš ani bránicu). Vdýchnutý vzduch nozdrami prechádza do úst. Po ich uzavretí sa prehltáva cez priedušnicu a priedušky do pľúcnych vakov. Pre výmenu plynov teda okrem kože má veľký význam aj vnútorný povrch ústnej dutiny a hrtan.
Plazy majú pľúca vakovité, vyplnené hubovitým tkanivom s početnými priehradkami a mechúrikmi. Hady majú ľavú polovicu pľúc zakrpatenú.
Vtáky majú najefektívnejšiu dýchaciu sústavu spomedzi všetkých stavovcov. Súvisí to s ich intenzívnym metabolizmom. Vzdušné vaky im pomáhajú aj počas letu udržiavať polohu tela, nadľahčovať a ochladzovať ho. Pľúca vtákov majú niekoľko špecifických znakov súvisiacich s lietaním. Sú pomerne malé, trubicovité, prirastené k rebrám. Ich objem sa pri dýchaní nemení, nemajú pľúcne mechúriky, ale na prevod kyslíka z vdýchnutého vzduchu slúžia vzdušné kapiláry, ktoré tvoria bohato členenú vlásočnicovú sieť. Vtáky majú s pľúcami spojené vzdušné vaky. Pri vdychu časť vzduchu putuje do pľúc a zvyšok napĺňa vaky, ktoré zasahujú až do kostí. Pri výdychu sa vzduch dostáva zo zadných vakov cez pľúca do predných vakov, opäť prechádza vzdušnými kapilárami a je vydýchnutý. Vlastná výmena plynov prebieha len vo vzdušných kapilárach, stena vakov je len minimálne prekrvená a pre vlastnú výmenu plynov nemá význam.
Pľúca cicavcov sú párový orgán uložený v hrudnej dutine. Sú relatívne objemnejšie a vzduchové cesty sa v nich rozvetvujú slepo do pľúcnych mechúrikov (alveol). Pľúcna alveola je základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou pre výmenu plynov medzi organizmom a prostredím. Je prestúpená množstvom krvných kapilár na vychytávanie kyslíka z vdýchnutého vzduchu. Alveoly niekoľkonásobne zväčšujú povrch pľúc, čo je efektívne prispôsobenie na výmenu plynov. U človeka dosahuje povrch respiračnej plochy cca 70 m2.
Prečítajte si tiež: Prevencia rakoviny stravou