ŽIABRE: VLASTNOSTI, FUNKCIE, TYPY A VÝZNAM - BIOLÓGIE - 2026

Tieto žiabre alebo žiabre sú dýchacie orgány vodných živočíchov, ktoré majú funkciu vykonávať výmenu kyslíka medzi jednotlivcom a životné prostredie. Vyskytujú sa od veľmi jednoduchých foriem u bezstavovcov až po zložité štruktúry vyvinuté na stavovcoch, ktoré tvoria tisíce špecializovaných lamiel umiestnených vo vnútri žiabrovej dutiny vetranej nepretržitým prúdom vody.

Bunky vyžadujú energiu, aby fungovali, táto energia sa získava rozkladom cukrov a iných látok v metabolickom procese nazývanom bunkové dýchanie. Vo väčšine druhov sa kyslík vo vzduchu používa na energiu a oxid uhličitý sa vylučuje ako odpad.

Branchiálne oblúky európskej šťuky (Esox lucius). Užívateľ: Uwe Gille, z Wikimedia Commons Spôsob, akým organizmy vykonávajú výmenu plynov s prostredím, je ovplyvňovaný tvarom tela aj prostredím, v ktorom žije.

Vodné prostredie má menej kyslíka ako suchozemské prostredie a difúzia kyslíka je pomalšia ako vo vzduchu. Množstvo rozpusteného kyslíka vo vode klesá so zvyšovaním teploty a znižovaním prúdu.

Menej vyvinuté druhy nevyžadujú na plnenie svojich základných funkcií špecializované dýchacie štruktúry. Vo väčších systémoch je však nevyhnutné mať zložitejšie systémy výmeny, aby mohli primerane pokryť svoje metabolické potreby.

Žiabre sa vyskytujú v bezstavovcoch a stavovcoch, môžu byť vláknité, laminárne alebo arborescentné, vybavené mnohými kapilárnymi cievami a tiež ich pozorujeme interne alebo externe.

Existujú zvieratá, ktoré žijú v prímorskej oblasti, ako sú mäkkýše a kraby, ktoré sú schopné aktívne dýchať svojimi žiabrámi vo vode a vo vzduchu, pokiaľ sú udržiavané vlhké. Na rozdiel od iných vodných organizmov, ktoré sa pri opúšťaní vody udierajú napriek množstvu dostupného kyslíka.

Všeobecné charakteristiky

Množstvo kyslíka prítomného vo vzduchu je približne 21%, zatiaľ čo vo vode je rozpustené iba 1%. Táto zmena prinútila vodné organizmy k vytvoreniu štruktúr, ako sú žiabre, ktoré sú určené výlučne na extrakciu kyslíka.

Žiabre môžu byť také účinné, že dosahujú mieru extrakcie kyslíka 80%, trikrát vyššiu ako u ľudských pľúc zo vzduchu.

Rôzne vodné organizmy

Tieto dýchacie orgány sa vyvíjali v obrovskom množstve vodných organizmov. V mäkkýšoch, červoch, kôrovcoch, ostnokožcoch, rybách a dokonca aj v plazoch v určitých fázach ich životného cyklu nájdeme rôzne druhy žiabrov.

Rôznorodosť tvarov

V dôsledku toho sa veľmi líšia tvarom, veľkosťou, umiestnením a pôvodom, čo vedie k špecifickým úpravám u každého druhu.

V prípade rozvinutejších vodných živočíchov bol nárast veľkosti a pohyblivosť determinovaný vyššou spotrebou kyslíka. Jedným z riešení tohto problému bolo zväčšenie plochy žiabrov.

Napríklad ryby majú vysoký počet záhybov, ktoré sú navzájom oddelené vodou. To im poskytuje veľkú plochu na výmenu plynov, čo im umožňuje dosiahnuť ich maximálnu účinnosť.

Citlivé orgány

Žiabre sú veľmi citlivé orgány, ktoré sú náchylné na fyzické poškodenie a choroby spôsobené parazitmi, baktériami a hubami. Z tohto dôvodu sa menej vyvinuté žiabre všeobecne považujú za vonkajšie.

zranenia

U kostnatých rýb žiabre, ktorým čelia vysoké koncentrácie chemických znečisťujúcich látok, ako sú ťažké kovy, suspendované tuhé látky a iné toxické látky, trpia morfologickým poškodením alebo zraneniami, ktoré sa nazývajú edém.

Spôsobujú nekrózu žiabrových tkanív av závažných prípadoch môžu dokonca spôsobiť smrť organizmu v dôsledku zmeny dýchania.

Vďaka tejto vlastnosti vedci často používajú žiabre ako dôležité biomarkery kontaminácie vo vodnom prostredí.

Vlastnosti

Hlavnou funkciou žiabrov pre organizmy bezstavovcov a stavovcov je vykonávanie procesu výmeny plynu jednotlivca s vodným prostredím.

Pretože dostupnosť kyslíka je vo vode nižšia, vodné živočíchy musia usilovnejšie pracovať na zachytení určitého objemu kyslíka, čo predstavuje zaujímavú situáciu, pretože to znamená, že veľká časť získaného kyslíka sa použije pri hľadaní nových kyslík.

Človek používa 1 až 2% svojho metabolizmu, keď je v pokoji, na vetranie pľúc, zatiaľ čo ryby v pokoji vyžadujú približne 10 až 20% na vetranie žiabrov.

Žiabre môžu u niektorých druhov rozvíjať aj sekundárne funkcie, napríklad v niektorých mäkkýšoch boli upravené tak, aby prispievali k zachytávaniu potravy, pretože sú to orgány, ktoré nepretržite filtrujú vodu.

U rôznych kôrovcov a rýb tiež vykonávajú osmotickú reguláciu koncentrácie látok dostupných v životnom prostredí vo vzťahu k telu a zisťujú prípady, do akej miery sú zodpovedné za vylučovanie toxických prvkov.

V každom type vodného organizmu majú žiabre zvláštnu funkciu, ktorá závisí od stupňa vývoja a zložitosti dýchacieho systému.

Ako fungujú?

Všeobecne platí, že žiabre fungujú ako filtre, ktoré pasca kyslíka O ₂ nájdený vo vode, ktorá je nevyhnutná na splnenie svojich životných funkcií, a vyhnať odpadové oxid uhličitý CO ₂ , ktorý je prítomný v tele.

Na dosiahnutie tejto filtrácie je potrebný konštantný prietok vody, ktorý môže byť produkovaný pohybmi vonkajších žiabrov v červoch, pohybmi jednotlivca vykonávanými žralokmi alebo čerpaním tuleňov v kostných rybách.

Výmena plynov nastáva kontaktnou difúziou medzi vodou a krvnou tekutinou obsiahnutou v žiabroch.

Najúčinnejším systémom je tzv. Protiprúdový tok, pri ktorom krv tečúca cez vetvy kapilár prichádza do styku s vodou bohatou na kyslík. Vytvára sa koncentračný gradient, ktorý umožňuje kyslíku prenikať cez žiabrové platne a difundovať do krvného riečišťa súčasne s tým, ako oxid uhličitý difunduje vonku.

Keby tok vody a krvi bol v rovnakom smere, nebolo by možné dosiahnuť rovnaké rýchlosti absorpcie kyslíka, pretože koncentrácie tohto plynu by sa rýchlo vyrovnávali pozdĺž vetiev membrán.

Typy (vonkajšie a vnútorné)

Žiabre sa môžu objaviť na vonkajšej alebo vnútornej časti tela. Táto diferenciácia je hlavne dôsledkom stupňa vývoja, typu biotopu, v ktorom sa vyvíja, a osobitných charakteristík každého druhu.

Vonkajšie žiabre

Vonkajšie žiabre sa pozorujú hlavne u málo vyvinutých druhov bezstavovcov a dočasne v prvých fázach vývoja plazov, pretože ich strácajú po metamorfóze.

Mexický axolotl (Ambystoma mexicanum). Alexander Baranov z Montpellier, Francúzsko (.), Via Wikimedia Commons Tieto typy žiabrov majú určité nevýhody, predovšetkým preto, že sú to chúlostivé prívesky, sú náchylné na odreniny a priťahujú dravcov. V organizmoch, ktoré sa pohybujú, bránia ich pohybu.

Keďže sú v priamom kontakte s vonkajším prostredím, sú zvyčajne veľmi citlivé a môžu byť ľahko ovplyvnené nepriaznivými environmentálnymi faktormi, ako je zlá kvalita vody alebo prítomnosť toxických látok.

Ak sú žiabre poškodené, je veľmi pravdepodobné, že sa vyskytnú bakteriálne, parazitárne alebo plesňové infekcie, ktoré môžu v závislosti od závažnosti viesť k smrti.

Vnútorné žiabre

Vnútorné žiabre, pretože sú účinnejšie ako vonkajšie, sa vyskytujú vo väčších vodných organizmoch, ale majú rôzne úrovne špecializácie v závislosti od toho, ako sa vyvinul tento druh.

Zvyčajne sa nachádzajú v komorách, ktoré ich chránia, ale potrebujú prúdy, ktoré im umožnia stály kontakt s vonkajším prostredím, aby sa vyhovelo výmene plynov.

Ryby tiež vyvinuli vápenaté čiapky nazývané žiabre, ktoré slúžia na ochranu žiabrov, pôsobia ako brány, ktoré obmedzujú prietok vody a tiež čerpajú vodu.

dôležitosť

Žiabre sú nevyhnutné na prežitie vodných organizmov, pretože plnia nevyhnutnú úlohu pre rast buniek.

Okrem dýchania a nevyhnutnej súčasti obehového systému môžu prispievať k kŕmeniu určitých mäkkýšov, fungovať ako vylučovacie systémy toxických látok a byť regulátormi rôznych iónov v organizmoch vyvinutých ako ryby.

Vedecké štúdie ukazujú, že jednotlivci, ktorí utrpeli poškodenie respiračného systému, majú pomalší vývoj a sú menšie, sú náchylnejší k infekciám a niekedy k vážnym zraneniam, ktoré môžu viesť k úmrtiu.

Žiabre dosiahli adaptáciu na najrôznejšie biotopy a podmienky prostredia, čím umožnili založenie života v prakticky anoxických ekosystémoch.

Úroveň špecializácie žiabroviek priamo súvisí s vývojovou fázou druhu a sú určite najúčinnejším spôsobom získania kyslíka vo vodných systémoch.

Referencie

1. Arellano, J. a C. Sarasquete. (2005). Histologický atlas soley senegskej, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Andalúzsky námorný ústav, pridružená jednotka pre kvalitu životného prostredia a patológiu. Madrid Španielsko. 185 pp.
2. Bioinnova. Výmena plynov v zvieratách a výmena plynov v rybách. Inovačná skupina pre výučbu biologickej diverzity. Získané z: innovabiologia.com
3. Cruz, S. a Rodríguez, E. (2011). Obojživelníky a globálne zmeny. Sevilla University. Získané z bioscripts.net
4. Fanjul, M. a M. Hiriart. (2008). Funkčná biológia zvierat I. editory XXI storočia. 399 pp.
5. Hanson, P., M. Springer a A. Ramírez. (2010) Úvod do skupín vodných bezstavovcov. Biol. Trop. Zväzok 58 (4): 3-37.
6. Hill, R. (2007). Porovnávacia fyziológia zvierat. Redakcia Reverté. 905 pp.
7. Luquet, C. (1997). Branchiálna histológia: dýchanie, iónová regulácia a acidobázická rovnováha v krabi Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); s porovnávacími poznámkami v Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Univerzita v Buenos Aires. 187 pp.
8. Roa, I., R. Castro a M. Rojas. (2011). Deformácia žiabrov u lososovitých: makroskopická, histologická, ultraštrukturálna a elementárna analýza. Int. J. Morphol. Vol. 29 (1): 45-51.
9. Ruppert, E. a R. Barnes. (devätnásť deväťdesiat šesť). Zoológia bezstavovcov. McGraw - Hill Interamericana. 1114 pp.
10. Torres, G., S. González a E. Peña. (2010). Anatomický, histologický a ultraštruktúrny opis žiabru a pečene tilapie (Oreochromis niloticus). Int. J. Morphol. Vol. 28 (3): 703-712.