Преди стотици милиони години много, много далечни предци на хората - и на всички сухопътни животни с гръбнак и четири крайника - имаха тази способност за дишане на вода, но тя бе загубена, след като първите въздушно дишащи същества започнаха да живеят на сушата на пълен работен ден , Днес хората могат да дишат вода само с помощта на специално оборудване - или във филми като "Aquaman" (Warner Bros. Pictures), за герои от комикси с уникални подводни способности.
Комиксът отчасти обяснява как получовекът, полуатлантическият хибрид Акваман (Джейсън Момоа) и всички негови изглеждащи човешки атлантически братовчеди могат да дишат в дълбочините на океана - споменават се „хриле“, макар и да не се виждат, а спецификата е оставена на въображението на зрителя. Но как точно съществата в реалния свят дишат в водната си среда?
Както се случва, има много разтворен кислород в повечето морета, езера и реки на планетата, въпреки че нашите бели дробове, които дишат въздух, просто не могат да го обработят. Но жителите на водата в света са разработили няколко други метода за достъп до кислород във вода, съобщиха експерти от Live Science.
Древна техника
Някои животни като медузи абсорбират кислорода във вода директно през кожата си. Стомашно-съдовата кухина вътре в телата им служи на двойна цел: усвояване на храна и преместване на кислород и въглероден диоксид наоколо, каза Ребека Хелм, асистент в Университета на Северна Каролина в Ашевил пред Live Science.
Всъщност най-ранните форми на живот на микроб на Земята, които използват кислород, го получават по същия начин, както правят железите - чрез дифузия. Тази форма на дишане вероятно се е появила преди около 2,8 милиарда години, „някъде след като цианобактериите започнаха да изпомпват кислород в атмосферата“, според океанския учен Джули Бервалд, автор на „Спинел: Науката за медузите и изкуството да растеш гръбнака“ (Riverhead Книги, 2017).
"Тъй като те имат само външен клетъчен слой и вътрешен клетъчен слой, а вътрешностите им са желе и нямат клетки, те не се нуждаят от толкова кислород, колкото животни, които имат вътрешни тъкани отвътре", каза Бервалд пред Live Science в имейл.
Съществуват обаче и недостатъци за „дишане“ чрез дифузия.
"Това е много по-бавно, отколкото използването на кръвоносната система, за да пренасяте кислород до далеч от тялото. Това вероятно означава, че има ограничение за това колко големи медузи могат да растат", добави Бервалд.
Метод на задната врата
Дишането чрез дифузия на кислород над телесната повърхност се открива и при ехинодермите - група морски животни, която включва морски звезди, морски звезди, морски таралежи и морски краставици.
Морските звезди абсорбират кислород, докато водата тече по неравности по кожата им, наречена папули, и през канали в други структури, наречени крака на тръбите, заяви за безгръбначния зоолог Кристофър Мах, изследовател от Националния природонаучен музей на Смитсън във Вашингтон, D.C., пред Live Science.
Някои видове плитководни морски краставици обаче имат различен тип специализирана адаптация за дишане: респираторна "дървесна" структура, разположена в кухината на тялото в близост до ануса. Докато ректалният отвор на краставицата засмуква вода в тялото си, дихателното дърво извлича кислород и изхвърля въглеродния диоксид.
"Буквално диша от задника си", каза Мах.
"Основен план"
При рибите хрилете са се оказали успешна система за дишане, като се използва мрежа от кръвоносни съдове, за да се взима кислород от течаща вода и да се дифундира през хрилните мембрани, според Научния център за североизточен риболов.
За повечето риби хрилете имат "същия основен план", заяви Соломон Дейвид, доцент в катедрата по биологични науки в Университета на Николс в Луизиана пред Live Science.
„Те са направени да осъществяват тази обмяна на газ в противопотока - издърпайте кислород и освободете отпадъците“, каза Дейвид. Когато рибите зяпват устата си, те създават течение на водата, преминаващо през хрилете им. Червеникавата, силно васкуларизирана тъкан изсмуква кислород и изхвърля въглеродния диоксид, „като капилярите в нашите алвеоли“, каза той.
Въпреки това, хрилете не са точно едноразмерни. Според Дейвид тяхната структура може да варира между отделните видове, за да отговаря на техните нужди от кислород. Хрилете на бързо плуваща риба тон, например, ще се различават донякъде от тези на риба, която е хищник и чака, като алигатор.
"Ако сте активен хищник, който е в движение през цялото време, ще имате различни хриле за по-високи нужди от кислород", каза Дейвид.
Формата на хрилете може дори да варира между индивидите от един и същи вид, в зависимост от кислородните условия във водата, където живеят, добави той. Проучванията показват, че рибите могат да адаптират своята хрилна морфология, когато воднистото им местообитание се замърси; с времето техните хрилни нишки стават по-кондензирани, за да устоят на замърсителите във водата.
Някои водни земноводни също имат хриле - разклоняващи се структури, които се простират навън от главите им. Това е характеристика на ларвите при земноводните, която изчезва, тъй като повечето видове зреят, но водните саламандри като сирените задържат тези външни хриле в зряла възраст, заяви Кирстен Хехт, воден еколог от Школата за природни ресурси и околна среда на Флоридския университет, каза Live Science в имейл.
Lungfish - група риби, които дишат въздух, както и вода, използвайки модифициран плувен мехур - също имат външни хриле, когато са млади, „но почти всички видове белодробни риби ги губят, преди да достигнат зряла възраст“, каза Хехт.
Оригинална статия на Наука на живо.
