DÝCHACÍ SOUSTAVY
Zuzana Lizoňová
Bi7870 Speciální zoologie bezobratlých
DÝCHÁNÍ
2
• vnitřní dýchání = aerobní metabolické procesy uvolňující energii v
buňce
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 36 / 38 ATP
• vnější dýchání = výměna dýchacích plynů mezí mezi buňkou a
atmosférou nebo vodou
prostá difuze - pomocí tělních tekutin
(hemolymfa / krev)
DÝCHACÍBARVIVA
3
• schopnost reverzibilně vázat kyslík (vazebný iont Fe nebo Cu)
• u bezobratlých volně v tělní tekutině
1. Hemoglobiny
– nejrozšířenější, přibuzné napříč skupinami → pleziomorfie pro Metazoa
přítomné i ve tkáních (intra-/extracelulárně, různé formy a afinita k O2
2. Hemerytriny
– u 4 skupin: Priapulida, Sipunculida, Brachiopoda, Annelida (Megalona sp.)
3. Hemocyaniny
– vazebný iont Cu → v oxidované formě modrý, jinak bezbarvý, vznikl
dvakrát nezávisle u měkkýšů a členovců (Chelicerata, Crustacea,
Diplopoda, ? Onychophora)
4. Chlorokruorin – zelený, někteří mnohoštětinatci
DÝCHÁNÍPOVRCHEMTĚLA
4
• „kožní“ dýchání - 2 typy:
1.Přenos kyslíku mezi buňkami pomocí prosté difuze
• u jednobuněčných organizmů, bazálních skupin Metazoí
a dostatečně malých zástupců některých odvozených
skupin (např. Rotifera, Kinoryncha, Tardigrada, rozoči
Acaridida – sekundární redukce DS, volně žijicí
ploštěnci...)
• možná pouze nízká metabolická aktivita
5
DÝCHÁNÍ POVRCHEM TĚLA
2. Přenos prostřednictvím tělních tekutin
• pod epidermis se nachází hustá síť vlásečnic
• Annelida
• u mnoha skupin zjištna přítomnost dýchacích barviv
bez dalších dýchacích struktur:
• Phoronida
• Brachiopoda
• Nemertini
• Nematoda
• Sipunculida + introvert a chapadélka
• Echiurida + anální vaky a kloaka
• Gastrotricha
• Platyhelminthes – parazitičtí zástupci
ŽÁBRYAŽABERNÍVÝRŮSTKY
6
• vychlípeniny tělního povrchu do vnějšího prostředí
(zvětšení plochy pro kontakt s rozpuštěným O2)
• pouze u vodních živočichů
• výrůstky či keříčkovité útvary
• silně prokrvené – difuze O2 do hemolymfy
(často v kombinaci s kožním d.)
• ventilační průtok vody pro lepší výměnu dých.
plynů zajištěn pumpovacími pohyby, vířením brv,
pohybem žaber nebo celého živočicha
Žaberní přívěsky hlavatců (Priapulida)
– schopnost pumpovat okyličenou
hemolymfu do célomové dutiny
Žábryažabernívýrůstky
7
Adaptace suchozemských korýšů (Oniscidea):
žábry na pleopodech + pomocné plíce (ztenčená
a zvrásněná pokožka) a tracheální org. na exopoditech končetin
ŽÁBRY A ŽABERNÍ VÝRŮSTKY
• mořští Polychaeta – specialzované
výrůstky na parapodiích podél celého
těla nebo koncenrované na přední části
• krevní žábry některých vodních larev hmyzu (např.
anální papily pakomárů) – výjimečné u hmyzu, kyslík z
vody osmoticky do hemolymfy (erytrokruorin) → spíš
osmoregulační než dýchací fce
• Crustacea - keříčkovité nebo vláknité
výrůstky na končetinách (již kambričtí
předchůdci)
8
ŽÁBRY A ŽABERNÍ VÝRŮSTKY - měkkýši
Nudibranchia –
redukce ktenidií,
dýchací fce přejata
výrůstky na hřbetní
straně těla
• původní resp.o. = bipektinátní ktenidie
• řasinkový epitel zajišťuje proudění vody
• modifikace počtu i tvaru u různých skupin
• Bivalvia – filtrační aparát → přejatá potravní fce
9
PLÍCE PLICNATÝCH PLŽŮ (Gastropoda: Pulmonata)
• suchozemští a sekundárně vodní plži
• úplná redukce ktenidií
• dýchání pomocí silně prokrvené stěny plášťové dutiny
10
PLICNÍ VAKY PAVOUKOVCŮ
• původní resp.org. taxonu Arachnida
• vznik pravděpodobně internalizací
podobně strukturovaných žaber
• zachovány u skupin:
• Scorpiones (4 páry)
• Uropygi (1 – 2 páry)
• Amblypygi (2 páry)
• bazální Araneae (2 páry)
• Doplněné nebo zcela nahrazené
trachejemi u odvozených linií
pavouků (Neocribellata) a skupin
Pseudoscorpiones, Opiliones, Acari
a Solifugae
11
TRACHEÁLNÍ SYSTÉM
• vznik vchlípením pokožky do nitra těla
• vystuženy spirálovým chitinovým vláknem
(taenidium), svlékají se při ekdysi
• na povrch těla ústí stigmaty
• zakončeny hvězdicovitou traecholární
buňkou (tenká slepá zakončení vyplněná
tekutinou)
• kyslík přímo do tkání k jednotlivým
buňkám (nahrazuje cévní systém)
• difuze O2 v plynné fázi velmi účinná,
ventilační pohyby abdomenu pouze u
nejaktivnějších druhů
• pravděpodobně konvergentní evoluce u
několika skupin
• Onychophora – dobře vyvinuté, stigmata
roztroušeně po těle (až 75 / článek)
12
OTEVŘENÝ TRACHEÁLNÍ SYSTÉM
• navenek ústí stigmaty/spirakuly (jednoduché
nebo složitější s útvary pro filraci)
• stigmata opatřená svěrači → možnost
aktivního otevírání a zavírání – důležité pro
usměrnění proudění vzduchu v trachejích +
regulace ztráty vody
• vyvinuty jako resp.org. některých pavoukovců,
stonožkovců (Chilopoda, Diplopoda) a
zejména u hmyzu (Hexapoda)
•
13
OTEVŘENÝ TRACHEÁLNÍ SYSTÉM – adaptace vodního hmyzu
Fyzikální dýchání
Dýchaci sifo(n)
Bublinky pod krovkami Nesmáčivé chloupky
(plastron)
14
Larvy anisopterních vážek – vnitřní (rektální) trach. žábry
měchýřkovitě rozšiřené střevo obklopené tracheálním
vlášením, ventilace aktivním nasáváním vody do rekta
UZAVŘENÝ TRACHEÁLNÍ SYSTÉM – tracheální žábry
• zejména u larev vodního hmyzu
• tracheje vůči vnějšku zcela uzavřeny
• vytvářejí sítě pod pokožkou – difuze
dýchacích plynů z vody podobně jako
u pravých žaber
• různě utvářené tracheální žábry
(výběžky pokožky protkané trachejemi),
lupenité, vláknité, keříčkovité po
stranách, na konci zadečku, hrudi či
hlavě
15
ECHINODERMATA
• u všech skupin tenkostěnné podie napojené na
ambulakrální soustavu
• pomocné výběžky tělní stěny:
• Asteroidea: papuly (papulae)
• Echinoidea: peristomiální žábry
• Holothuroidea: celým povrchem těla,
rozvětvená chapadélka kolem ústního
otvoru + vodní plíce = speciální rozvětné
struktury vybáhající ze stěn kloaky, do
kterých je aktivně nasávána mořská voda
16
ADAPTACE K NEDOSTATKU KYSLÍKU / ANAEROBII
http://schaechter.asmblog.org/schaechter/2010/04/true-or-false-all-metazoans-need-o2.html
• zástupci napříč skupinami
• zjeména hlubší vrstvy půdy, vodních sedimentů,
jeskyně...
• nejčastější adaptace = zpomalení metabolizmu
• lokalizace hemoglobinu do určitých tkání
Endoparaziti – hemoglobin zejména ve tkáních blízko
povrchu těla pro lepší kompetici o kyslík s hostitelem,
centrální části těla „chráněny“ jiným typem Hb (vysoká
afinita, ale neochotně uvolňuje navázaný O2) → zde
anaerobní procesy
Loricifera (korzetky) – absence mitochondrií v = kompletně
anaerobní metabolizmus (hydroxyzomy?)
17
http://bioteaching.com/how-do-insects-breathe-an-outline-of-the-tracheal-system/
http://www.sci.muni.cz/ptacek/ORGANOLOGIE-a.htm#dychaci
http://books.google.cz/books?id=h8toAgAAQBAJ&printsec=frontcover&source=g
bs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
Schmidt-Rhaesa, A. 2007. The evolution of organ systems. Oxford: Oxford
University Press.
Vácha, M. 2013. Srovnávací fyziologie živočichů. 2. vyd. Brno: Masarykova
univerzita.
ZDROJE
18
DĚKUJI ZA POZORNOST