수중 호흡

Aquatic respiration
바다 민달팽이는 아가미(또는 크테니듐)를 통해 호흡한다.

수생호흡은 수생생물들이 물과 호흡가스를 교환하여 물에 용해된 산소로부터 산소를 얻고 이산화탄소와 다른 대사폐기물을 물로 배출하는 과정이다.

단세포와 단순한 작은 유기체

매우 작은 동물, 식물 및 박테리아에서는 가스 대사물의 단순한 확산이 호흡 기능에 충분하며 호흡을 돕는 특별한 적응은 발견되지 않았다.수동적 확산이나 능동적 수송은 또한 많은 벌레, 해파리, 해면동물, 브리오조인 그리고 유사한 유기체와 같은 많은 더 큰 수중 동물들에게 충분한 메커니즘이다.이 경우 특정 호흡기나 기관지는 발견되지 않는다.

고등 식물

고등식물은 일반적으로 광합성 중에 이산화탄소를 사용하고 산소를 배출하지만, 호흡도 하고, 특히 어두운 동안에는 많은 식물들이 이산화탄소를 배출하고 정상적인 기능을 유지하기 위해 산소를 필요로 한다.완전히 물에 잠긴 수생에서는 잎 표면의 스토마와 같은 고등식물의 특수 구조가 가스 교환을 통제한다.많은 종에서, 이러한 구조물은 환경 조건에 따라 열리거나 닫히도록 제어될 수 있다.고광도 및 비교적 높은 탄산 이온 농도 조건에서는 산소가 잎 표면에 기체 기포를 형성하기에 충분한 양으로 생성되어 주변 수역에서 산소 과포화를 발생시킬 수 있다.

동물

진정한 수중호흡을 하는 모든 동물은 온열성 동물이다.고래와 펭귄을 포함한 모든 수중 동체온증 동물과 조류는 완전한 수중 생명체임에도 불구하고 공기호흡을 한다.

극피동물

극피엽은 관다리에 유압을 공급하는 등 다양한 기능을 제공하는 특수 수관계를 가지고 있지만 산소가 함유된 바닷물을 체내에 전달하고 폐수를 다시 배출하는 역할도 한다.많은 속에서는 물은 윗면의 체와 같은 구조인 매드레포라이트(madreporite)를 통해 유입되지만, 관다리의 섬모 작용이나 특수한 세엽상 기관지를 [1]통해 유입될 수도 있다.

물고기.

다음 항목도 참조하십시오.어류호흡

대부분의 물고기들은 인두의 양쪽에서 아가미를 사용하여 가스를 교환하고 스플란크노크라늄을 형성합니다; 스플란크노크라늄은 두개골의 연골이 인두의 연골과 그 관련 [2]부분들로 수렴되는 골격의 부분입니다.아가미는 필라멘트라고 불리는 실 같은 구조로 구성된 조직이다.이러한 필라멘트는 많은 기능을 가지고 있으며 산소, 이산화탄소, 산, 암모니아 [3]교환뿐만 아니라 이온과 물의 전달에 관여합니다.각 필라멘트는 가스와 이온의 교환을 위한 넓은 표면적을 제공하는 모세관 네트워크를 포함합니다.물고기는 입에서 산소가 풍부한 물을 끌어당겨 아가미 위로 끌어올려 가스를 교환한다.스파이니 도그 피쉬와 다른 상어들과 가오리 같은 종에서는,[4] 동물이 움직이지 않을 때 아가미로 물을 퍼 올리는 나선형이 머리 꼭대기 근처에 있습니다.일부 물고기의 경우 모세혈관이 물과 반대 방향으로 흐르면서 역류 교환을 일으킨다.인두 측면의 근육은 산소가 부족한 물을 아가미 구멍 밖으로 밀어냅니다.가느다란 물고기에서,[5] 산소가 부족한 물의 펌핑은 오퍼큘럼이라고 불리는 아가미를 둘러싼 뼈에 의해 도움을 받는다.

연체동물

다음 항목도 참조하십시오.복족동물의 호흡계

연체동물들은 일반적으로 수성 환경에서 순환계로 호흡 가스를 교환할 수 있는 아가미를 가지고 있다.이 동물들은 산소를 흡수하는 분자로 헤모시아닌을 함유한 피를 뿜어내는 심장을 가지고 있다.복족동물의 호흡기는 아가미나 폐를 포함할 수 있다.

절지동물

다음 항목도 참조하십시오.무척추동물 아가미

수생 절지동물은 일반적으로 외골격을 통해 확산됨으로써 가스 교환이 일어나는 어떤 형태의 아가미를 가지고 있다.일부 수생 곤충은 무한히 물에 잠겨 플라스톤을 사용하여 호흡할 수 있지만, 다른 곤충들은 수중에 있는 동안 호흡 튜브나 갇힌 기포를 통해 대기 공기를 호흡할 수 있다.많은 곤충들이 수생기와 성충기를 가지고 있다.이 경우 물속에서의 생명에 대한 적응은 최종 분해를 통해 상실된다.하루살이, 카드디스파리, 돌파리 등 많은 곤충목은 수생기 단계를 가지고 있으며, 나방목은 중국나방목과 같은 몇 가지 예시를 가지고 있다.잠수종 거미를 포함한 극소수의 아라크니드가 수중 생활 방식을 채택했다.모든 경우에, 산소는 동물의 몸 주위에 있는 털에 의해 갇힌 공기로부터 공급된다.

수생 파충류

모든 수생 파충류는 폐에 공기를 불어넣는다.폐의 해부학적 구조는 포유류보다 파충류에서 덜 복잡하며, 파충류는 포유류의 폐에서 발견되는 매우 광범위한 기도 나무 구조가 결여되어 있습니다.파충류에서 가스 교환은 여전히 폐포에서 일어난다. 하지만 파충류에는 횡격막이 없다.따라서, 호흡은 거북이를 제외한 모든 파충류에서 늑간 근육의 수축에 의해 조절되는 체강의 부피의 변화를 통해 일어난다.거북이의 경우, 옆구리 근육의 특정 쌍의 수축이 자극이나 호흡을 [6]좌우합니다.

이 동물들의 호흡기에 대한 자세한 설명은 파충류도 참고하세요.

양서류

다음 항목도 참조하십시오.양서류 § 호흡계통

양서류의 폐와 피부는 모두 호흡기의 역할을 한다.이 동물들의 피부는 혈관이 풍부하고 습기가 많아 특수 세포에서 점액 분비를 통해 수분을 유지한다.폐가 호흡 조절에 가장 중요한 반면, 양서류가 산소가 풍부한 [7]물에 잠길 때 피부의 독특한 특성은 빠른 가스 교환을 돕습니다.

물새

잠수하는 새와 해양 원양조류를 포함한 모든 새들은 전통적인 폐로 호흡하고 공기 중의 가스를 흡입하고 공기 중에 가스를 내뿜는다.

아가미

참치 아가미 뒷모습

많은 수생동물들이 호흡용 아가미를 개발했는데, 이는 그들의 기능에 특화된 것이다.예를 들어 물고기의 경우 다음과 같은 특징이 있습니다.

  • 더 많은 가스가 막과 접촉하기 때문에 가능한 한 많은 산소가 아가미로 들어갈 수 있는 넓은 표면적
  • 필요한 농도 구배를 유지하기 위한 양호한 혈액 공급
  • 짧은 확산 경로를 가능하게 하는 얇은 막
  • 각 아가미 아치는 아가미 필라멘트의 2열(헤미브랜치)을 가진다
  • 각 아가미 필라멘트는 많은 층을 가지고 있다

아가미는 머리 양쪽에 각각 4개의 아가미 아치, 콘드리히티에는 각각 2개의 아가미 바구니를 가지고 있으며, 램프리에는 물고기 머리 양쪽에 각각 7개의 아가미 바구니를 가지고 있습니다.물고기의 경우, 아가미를 위한 긴 뼈 덮개는 물을 밀어내는 데 사용될 수 있습니다.어떤 물고기들은 오퍼큘럼을 이용하여 물을 퍼 올린다.수술실이 없으면 램 환기와 같은 다른 방법이 필요합니다.몇몇 종의 상어들은 이 시스템을 사용한다.그들이 수영을 할 때, 물은 입과 아가미를 가로질러 흐릅니다.이 상어들은 이 기술에 의존하기 때문에, 호흡을 하기 위해 계속 헤엄쳐야 합니다.

경골어류는 아가미를 통해 확산될 수 있는 산소 섭취를 최대화하기 위해 역류 흐름을 이용한다.역류 흐름은 탈산소된 혈액이 아가미를 통해 한 방향으로 이동하는 반면 산소화된 물은 아가미를 통해 반대 방향으로 이동할 때 발생합니다.이 메커니즘은 농도 구배를 유지하여 호흡 과정의 효율성도 높이고 산소 레벨이 평형에 도달하는 것을 방지합니다.연골어류는 가시가 가진 열린 아가미를 갖기 위해 필요한 뼈가 없기 때문에 역류 흐름을 가지고 있지 않다.

호흡 제어

물고기의 뇌간에 위치한 물고기 뉴런은 호흡 [8]리듬의 발생에 책임이 있다.이들 뉴런의 위치는 포유류의 호흡기원 중심과는 약간 다르지만 같은 뇌 구획에 위치해 있어 수생과 육생 간의 호흡기원 상동성에 대한 논란이 일고 있다.수생 호흡과 육생 호흡 모두에서 뉴런이 이 비자발적 리듬을 생성할 수 있는 정확한 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았습니다.

호흡 리듬은 신체의 산소 소비량에 맞게 조절됩니다.포유류에서 관찰된 바와 같이, 물고기는 신체 운동을 할 때 더 빠르고 더 무겁게 숨을 쉽니다.이러한 변화가 일어나는 메커니즘은 [9]논의의 대상이 되어 왔다.관점은 호흡 변화의 주요 부분이 뇌에 미리 프로그램되어 있는 것으로 분류될 수 있으며, 이는 뇌의 운동 중심에서 호흡 중심까지 뉴런이 움직임을 예상하여 연결된다는 것을 의미하거나 호흡 변화의 주요 부분이 근육 수축의 검출에서 비롯된다는 것을 의미합니다.d 근육 수축과 산소 소비의 결과로 호흡이 조정된다.후자의 관점은 뇌가 근육 수축이 일어났을 때 호흡 반응을 일으키는 일종의 감지 메커니즘을 가지고 있다는 것을 암시할 것이다.

현재 많은 사람들은 두 메커니즘이 아마도 존재하며 상호 보완적이거나 산소 및/또는 이산화탄소 혈액 포화도의 변화를 감지할 수 있는 메커니즘과 함께 작동한다는 데 동의한다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Nichols, Davd (1967). Echinodermms (third ed.). Hutchinson University Library. p. 44.
  2. ^ "Introduction to the skeletal system". www.shsu.edu. Retrieved 2019-06-07.
  3. ^ Evans, David H. (2010-06-18). "A Brief History of the Study of Fish Osmoregulation: The Central Role of the Mt. Desert Island Biological Laboratory". Frontiers in Physiology. 1: 13. doi:10.3389/fphys.2010.00013. ISSN 1664-042X. PMC 3059943. PMID 21423356.
  4. ^ Wischnitzer, Saul (1967). Atlas and Dissection Guide for Comparative Anatomy. United States of America. p. 22. ISBN 0-7167-0691-1.
  5. ^ Kimmel, Charles B.; Aguirre, Windsor E.; Ullmann, Bonnie; Currey, Mark; Cresko, William A. (2008). "Allometric Change Accompanies Opercular Shape Evolution in Alaskan Threespine Sticklebacks". Behaviour. 145 (4/5): 669–691. doi:10.1163/156853908792451395. ISSN 0005-7959. JSTOR 40295944. S2CID 53466588.
  6. ^ "reptile - animal". Retrieved 8 September 2016.
  7. ^ Gottlieb, G; Jackson DC (1976). "Importance of pulmonary ventilation in respiratory control in the bullfrog". Am J Physiol. 230 (3): 608–13. doi:10.1152/ajplegacy.1976.230.3.608. PMID 4976.
  8. ^ Russell, David F. (1986). "Respiratory pattern generation in adult lampreys (Lampetra fluviatilis): interneurons and burst resetting". Journal of Comparative Physiology A. 158 (1): 91–102. doi:10.1007/BF00614523. PMID 3723432. S2CID 19436421.
  9. ^ Waldrop, Tony G.; Gary A. Iwamoto; Philippe Haouzi (10 November 2005). "Point:Counterpoint: Supraspinal locomotor centers do/do not contribute significantly to the hyperpnea of dynamic exercise". Journal of Applied Physiology. 100 (3): 1077–1083. doi:10.1152/japplphysiol.01528.2005. PMID 16467394.