skrzele

Wewnętrzne skrzela tuńczyka
Skrzela karasia ( Carassius carassius ) pod mikroskopem

Gill (głównie mnogiej: skrzela ; od średnio-wysoko-niemiecki : Kimme „cut, karb” zoologically dalej branchia ) jest organem , że w wielu zwierząt wodnych dostaw tlen rozpuszczony w wodzie do krwi . Ta forma oddychania pod wodą jest znana jako oddychanie skrzelowe .

Mniejsze zwierzęta nie potrzebują skrzeli - wystarczy im oddychanie skórą . Skrzela większych zwierząt są zatem zasadniczo pokryte bardzo cienką i przepuszczalną skórą i umożliwiają krwi krążenie w nich albo w specjalnych żyłach, albo w szczelinach, tak aby mogła jak najściślej wymieniać się z wodą na drodze dyfuzji . Występują w różnych częściach ciała: u robaków i skorupiaków na kończynach, u niektórych małży i ślimaków wodnych w jamie płaszcza , u ryb na szczelinach skrzelowych w przednim jelicie. Zwykle skrzela są odsłonięte (ale często można je wciągnąć z powrotem pod skórę) lub są osłonięte specjalnymi zagłębieniami. Aby zapewnić wodzie dużą powierzchnię na małej przestrzeni, mają kształt grzebienia, liścia, kępki lub drzewa. Rybie skrzela, które stoją na chrzęstnych lub kościstych łukach skrzelowych, mają zwykle kolor od różowego do czerwonawego. Wynika to z faktu, że naczynia krwionośne w skrzelach znajdują się bardzo blisko powierzchni. U prawie wszystkich ryb widoczne gołym okiem liście skrzelowe i liście prostopadłe do nich przyczyniają się do zwiększenia powierzchni. Całkowita powierzchnia skrzeli odpowiada 10 do 60-krotności powierzchni skóry ryby (w zależności od żywotności i siedliska).

Larwa traszki grzebieniastej ( Triturus cristatus ) ze skrzelami zewnętrznymi

Skrzela występują u wielu zwierząt wodnych, a także u niektórych zwierząt lądowych żyjących w wilgotnym powietrzu, tj. Ślimaków (wyjątek: ślimaków płucnych ), małży i innych mięczaków , różnych robaków , skorupiaków itp., A bardziej ogólnie w rybach i larw (i niektóre przypadku dorosłych) płazów . Nawet niektóre żółwie wodne mogą (wtórnie) oddychać skrzelami.

Ponieważ liście skrzelowe łatwo wysychają i zlepiają się ze sobą, zwierzęta polegające na oddychaniu skrzelowym mogą bardzo szybko udusić się poza wodą. Jeśli stężenie tlenu w wodzie jest zbyt niskie, również tam mogą się udusić, zwłaszcza że wydatek energii w wodzie musi być większy do oddychania niż w powietrzu.

Niektóre ryby i skorupiaki są w stanie przebywać poza wodą przez dłuższy czas dzięki specjalnym środkom ostrożności (które na przykład ponownie dostarczają tlen z powietrza do wody oddechowej w jamach skrzelowych).

dystrybucja

Eudistylia polymorpha , przedstawicielka Sabellida

Robaki rurkowe

Robaki rurkowe mają szczególnie widoczne skrzela.

Mięczaki

Z wyjątkiem bosych stóp , które nie mają własnych narządów oddechowych, oraz ślimaków płucnych , wszystkie mięczaki mają skrzela, przeważnie w sierści. Przepływ wody można zwiększyć za pomocą mięśni płaszcza, aby zwiększyć wymianę substancji (szczególnie w przypadku głowonogów ).

stawonogi

Skorupiaki

Skorupiaki noszące skrzela - również dobrze przystosowane do lądowych równonogów (w rodzaju mini akwarium ).

Te prawdziwe kraby mają skrzela na swoich kończyn. W przypadku gigantycznych równonogów kępki skrzeli znajdują się na pierwszych dwóch parach nóg brzucha, pleopodach .

być szalonym

Pajęczaki nie mają skrzeli. Jednak pająki wodne żyjące w wodzie rozwinęły mechanizmy, które umożliwiają im wymianę gazu z wodą: niosą pęcherzyk powietrza na włosiu, a także wprowadzają go do pęcherzyka powietrza pod wodą. Pęcherzyki powietrza służą pająkom wodnym jako fizyczne skrzela lub oddychanie plastronami .

owady

Tracheata oddychania przez tchawicę (ten obejmuje owady ) są tylko w wyjątkowych przypadkach wyposażony w blaszkach (bez części, częściowo w związku z tchawicy), na przykład wodnych larw Wa , jętek , kamienia linii , dużymi skrzydłowych a niektóre dwuskrzydłowy ptaków .

Oddychanie plastronowe występuje zwłaszcza u larw chrząszczy: larwa jest (częściowo) pokryta warstwą powietrza, która jest utrzymywana na miejscu przez specjalnie opracowane, wodoodporne włosy. Larwa oddycha z tej warstwy powietrza jak fizyczna skrzela przez tchawicę.

Skrzela tchawicze są typowymi narządami oddechowymi larw owadów wodnych. Dodatki do jamy brzusznej (np równoskrzydłe (Zygoptera)) Rektalkiemen lub Blaszki jelit (the ważka (Anisoptera) i Urlibellen (Anisozygoptera)) są specjalne narządy oddechowe niektóre larw wodnym.

Kręgowce

U większości gatunków woda i krew przepływają w skrzelach w przeciwnych kierunkach (analogicznie do kierunku przepływu w nefronie ) w celu usprawnienia wymiany substancji ( zasada przeciwprądowa ). ( 1 )

ryby

Większość kościstych ryb może tworzyć prawie stały przepływ wody przez skrzela poprzez przesuwanie pasów mocujących i pokryw skrzelowych, a tym samym utrzymywać lub regulować wymianę substancji nawet bez zewnętrznego prądu i bez ruchu pływającego, ponieważ pokrywa skrzelowa zasysa (lub wyciska) a trochę dłużej niż jockstrap. Nie jest to równie możliwe w przypadku ryb chrzęstnych, często potrzebują one strumienia wody w kierunku otwartej pyska, aby obmyć okolice skrzeli. Otwory skrzelowe niedawnej ryby chrzęstnej składają się z szeregu szczelin, które otwierają się na zewnątrz od gardła i kieszeni skrzelowych pod ciśnieniem wody. Jedynie woda wchłonięta przez usta przepływa przez te szczeliny i przepłukuje okolice skrzeli, przepływ zwrotny jest prawie niemożliwy. W rezultacie wiele swobodnie pływających rekinów może oddychać tylko podczas ruchu. To samo dotyczy makreli i tuńczyka .

U ryb skrzela pełnią również funkcję wydalniczą, np. Uwalniają amoniak (wspomagając nerki), a także mogą absorbować jony (w morzu).

Płazy

Skrzela zewnętrzne aksolotla

Płazy zwykle oddychają płucami i mogą w znacznym stopniu wymieniać gazy przez skórę w wodzie. Ponadto wiele płazów w stadium larwalnym ma skrzela zewnętrzne, ale także niektóre stadia dorosłe ( Olme ); Chociaż te skrzela znajdują się w tym samym miejscu, co u ryby, składają się z zewnętrznych kępek skrzelowych .

Gady

Gady nie mają skrzeli, zawsze mają płuca. Różne żółwie żyjące w wodzie rozwinęły również błony śluzowe, które umożliwiają im wymianę gazu z wodą.

Niektóre żółwie wężoszyje (takie jak żółwie Mary River ) żyjące w rzekach (Australia) rozwinęły silnie ukrwione błony śluzowe w pobliżu odbytu. Chociaż oddychają płucami poza wodą, ich oddychanie przez skrzela kloaczna lub odbytnicza zapewnia główne potrzeby związane z oddychaniem . Ten kloakalny oddech jest podobny do oddechu ważek (patrz wyżej).

Niektóre żółwie wodne, takie jak żółwie softshellowe , rozwinęły oddychanie przez jamę ustną lub gardło przez skrzela . Twoja błona śluzowa jamy ustnej i gardło są pokryte kosmkami dobrze ukrwionymi. Poprzez rozciąganie, a następnie skracanie szyi lub poruszanie kością gnykową, jak robią to żółwie, generowany jest strumień wody i intensyfikuje wymianę gazową z wodą.

Teorie ewolucji

Teoria Gilla

Zgodnie z teorią skrzelową , skrzydła owadów rozwinęły się ze skrzeli wodnych stawonogów pierwotnych (które zachowały się u skorupiaków jako funkcjonalne skrzela); ta teoria jest sprzeczna z teorią płatków bocznych.

Skrzela z jelit skrzelowych

Skrzela ryb chrzęstnych i kościstych wyłoniły się z pierwotnego jelita skrzelowego wczesnych strunowców ( osłonic i zwierząt bez czaszki ). Jelito skrzelowe służy tam zarówno jako narząd filtrujący do odfiltrowywania planktonu z otaczającej wody, jak i do pobierania tlenu.

Transformacja skrzeli wraz z dalszym rozwojem

Formacja szczęki

Z łuków skrzelowych ryb wyewoluowały różne narządy. Rozwój ten rozpoczął się od gnathostomata , kiedy to para przednich łuków skrzelowych została przekształcona w oryginalną szczękę. W rezultacie koścista ryba ma tylko 4 pary łuków skrzelowych.

szczeliny skrzelowe

W miarę ewolucji stworzeń lądowych szczeliny skrzelowe z konieczności zamykały się, aby zapobiec utracie wilgoci. Rury słuchowa jest uważany za szczątek dawnego rozszczep skrzelowych pomiędzy łukami szczęki i kości gnykowej, to znaczy otworu wtryskowego (spiraculum). U ludzi przetoki szyi są postrzegane jako anatomiczny atawizm w patologicznie niezamkniętych szczelinach skrzelowych.

Nowe organy

Skrzela, które były zbędne w miarę rozwoju płuc, niezaprzeczalnie uległy cofnięciu. Wewnętrzne skrzela u ryb dwudysznych z Afryki i Ameryki Południowej znacznie ograniczone i nie nadają się zbytnio do dostarczania tlenu. Kości szczęki, kość gnykowa, części krtani, kosteczki słuchowe, migdałki i grasica kręgowców lądowych prawdopodobnie wyłoniły się z układów regresywnych .

Rozwój ten zdaje się świadczyć o rozwoju kręgowców lądowych. W odniesieniu do ontogenezy ogólnie obserwuje się podstawową regułę biogenetyczną ustanowioną przez Ernsta Haeckela („Tak więc nawet kilka tygodni po zapłodnieniu u ludzi pojawiają się szczeliny skrzelowe w okolicy szyi. Niektórzy krytycy uważają, że jest to niedopuszczalna interpretacja narządy przeszkolonych akty jako rzekomej „skrzela”. nie ma jednak jednoznacznych interpretacji alternatywa dla tych struktur, które występują tam, gdzie można by się spodziewać skrzela. „cytat z biogenetycznym Podstawowa zasada ). Ponieważ teoria ta była promowana przez Karola Darwina , jest ona powszechnie akceptowana.

Choroby skrzelowe (także choroby ryb)

Skrzela są bardzo cienkimi błonami śluzowymi i są naturalnie wystawione na szczególnie dużą objętość otaczającej wody. Nieuchronnie idzie to w parze ze zwiększoną podatnością skrzeli na patogeny i inne substancje szkodliwe .

Zakażenie wirusem opryszczki koi jest chorobą wirusową i może prowadzić do choroby śmiertelnej krwawienie skrzeli ryby w zaatakowanej rzeki (na przykład karpie).

Robaki skrzelowe ( np. Dactylogyrus macracanthus Wegener ) to pasożyty odpowiedzialne za choroby ryb o konsekwencjach ekonomicznych.

Sztuczne skrzela

Sztuczne skrzela są omawiane jako koncepcja techniczna, do tej pory były one wdrażane tylko w akwariach dla małych zwierząt lądowych. Celem jest osiągnięcie większej niezależności podczas nurkowania przy pomocy sztucznych skrzeli.

literatura

  • David H. Evans, Peter M. Piermarini, Keith P. Choe: Wielofunkcyjne skrzela rybne: dominujące miejsce wymiany gazowej, osmoregulacji, regulacji kwasowo-zasadowej i wydalania odpadów azotowych. W: Physiological Reviews . Vol. 85, nr 1, 2005, str. 97-177, doi : 10.1152 / physrev.00050.2003 .

linki internetowe

Wikisłownik: Gill  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia
Commons : Gill  - zbiór zdjęć, filmów i plików audio

Indywidualne dowody

  1. Hans Thiele: Pająk wodny (Argyroneta aquatica), oddychający na zasadzie skrzeli fizycznej
  2. Cronos: Podwodne oddychanie odbytnicze u żółwi, 26 maja 2007 [1]
  3. Johannes Müller: Technika oddychania żółwi [2]
  4. Jarmila Kukalova-Peck
  5. Association of German Biologists, 2006 ... Haeckel pokazał, jak struktury homologiczne, na przykład, zarodkowe kieszenie skrzelowe zmieniają się w rozwoju ryb w skrzela lub u ludzi w trąbkę Eustachiusza, która łączy ucho środkowe i gardło ( Memento z maja 17, 2009 w Internet Archive )
  6. Nikolai Mette: Oddychanie kościstej ryby: skrzela i wymiana gazowa , 4. Funkcjonalna zmiana łuków skrzelowych
  7. Charles Darwin: O pochodzeniu gatunków. 6. Trudności teoretyczne, sposoby przejścia, 1859