Wstęp
Nie mogę sobie technicznie pozwolić na opisanie
każdego układu każdej grupy zwierząt, poza tym wizualnie
kiepsko by to wyglądało, a także dla licealisty trudno byłoby od
tak od razu zapamiętać budowę i rolę tylu różnych układów
(a ja wszystkie swoje artykuły kieruje docelowo do licealistów).
Jest ich bowiem dość sporo, m.in. układ krążenia, oddechowy,
nerwowy, wydalniczy, pokarmowy etc. Z tych wszystkich możliwości
wybrałem dwie: układ oddechowy i układ krążenia. Myślę,
że te dwa układy ściśle ze sobą współpracują, co też
postaram się udowodnić. Nie będę w tym artykule zajmował
się kręgowcami, bo ów artykuł zyskałby na pięciokrotnie
większej objętości. W zestawieniu wezmę pod uwagę
pierścienice, mięczaki i stawonogi. Parzydełkowce, płazińce
i nicienie – nie wykształciły żadnego z branych pod uwagę
układów.
Na początku należy każdemu uświadomić o funkcjach
oby tych układów. Układ krwionośny ma kilka zadań, głównym z
nich jest transportowanie gazów: tlenu do komórek, a dwutlenku
węgla z komórek do narządów oddechowych. Układ ten transportuje
również hormony, składniki odżywcze, wydaliny (ów dwutlenek
węgla). Układ oddechowy ma głównie tylko jedno zadanie:
zaopatrywać tkanki w tlen i wydalać tlenku węgla (IV).
Pierścienice
Układem oddechowym wieloszczetów są prymitywne, bo
zbudowane z wyrostków zewnętrzne skrzela osadzone na parapodiach,
czyli cienkich bocznych odgałęzień ciała. Wieloszczety to
najbardziej wyspecjalizowane pierścienice, świadczy o tym fakt, że
tylko one posiadają ten układ.
Układ krążenia jest bardziej skomplikowany. Ze
względu na podzielone ciało pierścienic przegrodami, płyn
transportujący tlen i substancje odżywcze nie mógłby przedostać
się przez taką przegrodę, czyli z jednego segmentu do drugiego.
Dyfuzja u organizmów takiej wielkości także nie wchodzi w grę.
Wykształcił się więc system kanalików, czyli po prostu naczyń
krwionośnych, które przebiegają przez wszystkie przegrody, czyli
przez całą długość organizmu. Są to dwa główne naczynia,
biegną one równolegle do siebie wzdłuż ciała, po obu jego
stronach. Krew musi dostać się jednak do wszystkich komórek, a nie
tylko do peryferyjnych miejsc, dlatego też wykształcił się system
naczyń okrężnych, które wychodzą od dwóch głównych naczyń,
obtaczając się wokół każdego segmentu. Dzięki takiemu
rozwiązaniu płyn ma mniejszą drogę do przebycia na drodze
dyfuzji. Cały układ napędza zazwyczaj najgrubsze naczynie
grzbietowe (jedno z dwóch głównych naczyń biegnących wzdłuż
organizmu). Nie ma więc serca. U niektórych pierścienic rolę
serca przyjmują naczynia okrężne, np. u dżdżownicy. Układ
krwionośny zazwyczaj jest zamknięty, czyli nie miesza się z
płynami jamy ciała. Sieć naczyń szczególnie dobrze rozwinięta
jest w parapodiach, powłoce ciała i w ścianie jelita środkowego.
Dlaczego parapodia są tak dobrze ukrwione? To akuratbanalne pytanie:
bo tam odbywa się wymiana gazowa, tam są skrzela. A dlaczego w
powłoce ciała i w ścianie jelita środkowego? Przypuszczam, że to
z powodu ich mezodermalnego pochodzenia (swoją drogą parapodia też
powstały z mezodermy), mianowicie układ krążenia także powstaje
z mezodermy. Myślę, że te fakty można połączyć. Wracając...
Barwniki tak jak u wszystkich innych bezkręgowców zawarte są w
osoczu i mogą nimi być: hemoglobina (białko stworzone z 4
łańcuchów peptydowych – czerwona barwa), erytrokruoryna
(czerwona barwa), chlorokruoryna (zielona barwa) i w zależności od
barwnika, krew może przybierać kolory od czerwonego przez zielony
do żółtego. Choć może też być bezbarwna.
Mięczaki
Wyewoluowały z pierścienic, dowodem tej tezy jest
występowanie u obu tych grup zwierzą podobnej larwy, którą
nazwano trochoforą. Skoro więc powstały ze zwierząt, które
posiadają te układy, a my wiemy, że wykształcenie takich układów
jest progresem dla organizmów, a nie zacofaniem, wydaje się jasne,
że mięczaki, które powstały z pierścienic posiadają obydwa te
układy.
Niektóre mięczaki ważą tony, trudno sobie wyobrazić,
żeby wymiana gazowa odbywała się tylko powierzchnią ciała. Dla
ciekawych mogę powiedzieć, że dyfuzja ma szanse odbyć się tylko
u organizmów niemających średnicy większej od 1 milimetra,
ponieważ warstwy tkanek o grubości większej od 0,5 milimetra nie
byłyby zaopatrzone w tlen (0,5mm od dołu i 0,5mm od góry =
1mm). Wnioskiem jest więc fakt, że organizmy większe
muszą wytworzyć dodatkowe układy/narządy pomagające
transportować i pobierać tlen. Dodatkowo mięczaki to głównie
zwierzęta wodne, a jak wiemy, w wodzie znajduje się mniej tlenu niż
na lądzie, średnio 1/20 jego zawartości w powietrzu.
Właśnie u tych wodnych przedstawicieli tej grupy,
wykształciły się skrzela w jamie płaszczowej (nazywa się
więc takie mięczaki – skrzelodysznymi), są to skrzela
grzebieniaste, a u małży zwykle blaszkowate.
U ślimaków
lądowych skrzela zredukowały się, by mogły zostać zastąpione
jamą płucną, takie ślimaki nazywa się płucodysznymi. Ich
wymiana gazowa odbywa się na wewnętrznej powierzchni mono ukrwionej
jamy płaszczowej. Łódkonogi tak jak ślimaki lądowe, oddychają
wewnętrzną powłoką jamy ciała, choć one żyją w pełnosłonych
morzach, przykładem łódkonogi jest Dentalium pretiosum.
Co do
układu krążenia, mięczaki należy podzielić na głowonogi i
resztę. Te pierwsze są najbardziej ewolucyjnie rozwiniętą gromadą
tych zwierząt, między innymi dlatego, że ich układ krwionośny
jest bardziej skomplikowany i wydajniejszy.
Większość mięczaków
ma układ otwarty, zwykle składający się z worka osierdziowego i
kilku tętnic. Krew z tych naczyń wylewa się do tak zwanych zatok
krwionośnych. A z nich przedostaje się do docelowych komórek.
Serce umieszczone jest w worku osierdziowym, zbudowane jest z
workowatej komory i przedsionków (tyle ile skrzeli, tyle jest
przedsionków). Krew najpierw trafia do skrzeli, gdzie pobiera tlen,
potem przez przedsionek do komory, a z komory tętnicami do zatok
jamy ciała.
U bardziej rozwiniętych głowonogów układ jest
pół-zamknięty, czyli w niewielkim stopniu płyn podróżujący
naczyniami wylewa się do zatok krwionośnych. Występuje też serce
skrzelowe, pomagające wtłaczać krew do tego narządu układu
oddechowego. Wyróżnia się więc u głowonogów obieg duży
(serce-ciało-serce) i mały (serce-skrzela-serce).
Stawonogi
Ostatnią grupą bezkręgowców, którą omówię, są stawonogi.
Najważniejsze gromady tej licznej grupy to: skorupiaki, pajęczaki,
owady i wije. Nimi też się zajmę, gdyż tylko o nich posiadam
wiedzę.
Wodne skorupiaki wykształciły skrzela, które przyjęły
postać cienkościennych, silnie ukrwionych wyrostków, umieszczonych
zwykle w odnóżach. Bywa i tak, że całe odnóża przyjmują
funkcję skrzeli. W trakcie ewolucji tych zwierząt i wychodzenia na
ląd, z powodu grawitacji skrzela musiały przekształcić się w
worki płucne albo płucotchawki. Musiało do tego dojść, ponieważ
ściany skrzeli opadały na siebie i zmniejszały powierzchnię
wymiany gazowej. Takie niby płuca, utworzyły się w odwłoku
pajęczaków w postaci komór, które są jeszcze podzielone na
kieszonki, na których ściankach odbywa się wymiana gazowa.
Powietrze do płuc dostaje się przez przetchlinki (stigmy), czyli
małe otwory, które otwierają się i zamykają w zależności od
zapotrzebowania na tlen.
U owadów, wij i nielicznych pajęczaków
pojawiły się tchawki. Zbudowane z chityny, rurki te sięgają do
każdej części ciała, te najcieńsze tchawki (średnica mniejsza
od 1 μm, a nawet 0,3 μm), mogą dosięgać bezpośrednio komórek
(np. mięśniowych, czyli ogólnie takich, które potrzebują
szybkiego dostarczania tlenu), nazywa się je tracheolami. Tracheole
potrafią się poruszać i przesuwać w stronę tkanek potrzebujących
tlen. Tchawka może być zwykłym otworem, ale może też mieć
przedsionek i urządzenie filtrujące powietrze. Dzięki takim
narządom oddechowym nie jest konieczne uczestniczenie krwi.
Powietrze dostaje się do tchawek przez przetchlinki, których u
dzisiejszych owadów jest zazwyczaj 10. Chitynowe rurki (tchawki)
najczęściej tworzą odrębne rozgałęzienia, które dochodzą do
różnych tkanek, rzadko natomiast łączą się poprzecznie. Ich
kolejna cecha jest niesprzyjająca, mianowicie nie mogą być zbyt
długie, ponieważ wtedy tlen nie dotrze do wszystkich komórek z
powodu zbyt wolnej dyfuzji, dlatego ograniczają rozmiary organizmu.
Poprzez kurczliwe spłaszczenia ciała organizm wyrzuca powietrze
przez tchawki, jest to więc wentylacja. Pozbywa się w ten sposób
m.in. dwutlenku węgla. Tchawki powstały z ektodermy poprzez
wpuklanie ściany ciała.
U małych stawonogów wymiana gazowa odbywa
się wyłącznie całą powierzchnią ciała.
Pora przejść do
układu krwionośnego, który u owadów odkrył Wiliam Harvey. Dla
wszystkich stawonogów jest on otwarty, płyn, a jest nim hemolimfa,
z naczyń wpływa do zatok krwionośnych, choć serce czasem też
bezpośrednio wtłacza tę substancję do jam ciała. Hemolimfa to
połączenie krwi i płynów jamy ciała.
Serce (jeżeli występuje)
położone jest po grzbietowej stronie ciała i ma rurkowaty kształt,
z niego wychodzi kilka naczyń krwionośnych. Pęcherzyki serca
napędzają hemolimfę do narządów oddechowych, gdzie następuje
wymiana gazowa. Płyn wraca kanałami i zatokami poprzez ostie
(otwory) dostaje się z powrotem do serca. Ostie rozmieszczone są
zwykle metamerycznie po obu stronach ciała, a dzięki zaopatrzeniu w
zastawki nie cofają hemolimfy i nie wypływa ona na zewnątrz.
U
organizmów, w których występują tchawki, hemolimfa jest bezbarwna
i nie transportuje tlenu. Często kolor krwi jest uzależniony od
pobieranego pokarmu, ale np. u ochotkowatych (muchówki) jest
czerwona, bo zawiera hemoglobinę.
I oto w końcu dotrwaliście do
końca tej dość długiej publikacji (jak na internetową). Myślę,
że teraz będziecie umieli wskazać kontrasty między układami
danych grup organizmów. Starałem się wybierać, selekcjonować i
łączyć ciekawe i potrzebne informacje licealiście.
Bibliografia:
- Biologia klasa 1. OPERON, zakres rozszerzony, Gdynia 2005
- Zoologia ogólna, PWRiL, E. Hadom, R.Wehner, Warszawa 1985
- Wybrane działy zoologii, PWN, Jan Boczek, Michał W. Brzeski, Danuta Kropczyńska-Linkiewicz, Warszawa 1980
- Wikipedia (http://pl.wikipedia.org)
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz