Gill - Gill
En gæll ( / ɡ ɪ l / ( lyt )
) er et åndedrætsorgan, som mange vandorganismer bruger til at udvinde opløst ilt fra vand og til at udskille kuldioxid . Gællerne hos nogle arter, såsom eremitkrebs , har tilpasset sig for at tillade åndedræt på land, forudsat at de holdes fugtige. En gælles mikroskopiske struktur præsenterer et stort overfladeareal for det ydre miljø. Branchia (pl. Branchiae) er zoologernes navn på gæller (fra oldgræsk βράγχια ).
Med undtagelse af nogle vandinsekter indeholder filamenterne og lamellerne (folder) blod eller coelomisk væske , hvorfra gasser udveksles gennem de tynde vægge. Blodet transporterer ilt til andre dele af kroppen. Kuldioxid passerer fra blodet gennem det tynde gællevæv og ud i vandet. Gæller eller gællelignende organer, der findes i forskellige dele af kroppen, findes i forskellige grupper af vanddyr, herunder bløddyr , krebsdyr , insekter, fisk og padder . Semitermiske marine dyr som krabber og mudskippers har gællekamre, hvor de opbevarer vand, så de kan bruge det opløste ilt, når de er på land.
Historie
Galen observerede, at fisk havde mange åbninger ( foramina ), store nok til at optage gasser, men for fine til at give passage til vand. Plinius den Ældre mente, at fisken respekterede ved deres gæller, men bemærkede, at Aristoteles var af en anden mening. Ordet branchia kommer fra det græske βράγχια , "gæller", flertal af βράγχιον (i ental, hvilket betyder en fin ).
Fungere
Mange mikroskopiske vanddyr, og nogle større, men inaktive, kan optage tilstrækkelig ilt gennem hele deres kropsoverflade og kan derfor ånde tilstrækkeligt uden gæller. Imidlertid kræver mere komplekse eller mere aktive vandlevende organismer normalt en gæll eller gæller. Mange hvirvelløse dyr, og endda padder, bruger både kropsoverflade og gæller til gasudveksling.
Gæller består normalt af tynde filamenter af væv , lameller (plader), grene eller slanke, tuftede processer, der har en meget foldet overflade for at øge overfladearealet . Gællernes sarte natur er mulig, fordi det omgivende vand giver støtte. Blodet eller anden kropsvæske skal være i intim kontakt med åndedrætsoverfladen for let diffusion.
Et højt overfladeareal er afgørende for gasudvekslingen af vandorganismer, da vand kun indeholder en lille brøkdel af det opløste ilt, som luften gør. En kubikmeter luft indeholder omkring 250 gram ilt ved STP . Koncentrationen af ilt i vand er lavere end i luft, og det diffunderer langsommere. I ferskvand er indholdet af opløst ilt ca. 8 cm 3 /L sammenlignet med luftens indhold, der er 210 cm 3 /L. Vand er 777 gange mere tæt end luft og er 100 gange mere tyktflydende. Oxygen har en diffusionshastighed i luft 10.000 gange større end i vand. Brugen af sac-lignende lunger til at fjerne ilt fra vand ville ikke være effektiv nok til at opretholde livet. I stedet for at bruge lunger finder "[g] aseous exchange sted på tværs af overfladen af stærkt vaskulariserede gæller, over hvilke en envejs strøm af vand holdes flydende af en specialiseret pumpemekanisme. Vandets tæthed forhindrer gællerne i at falde sammen og ligge oven på hinanden, hvilket er, hvad der sker, når en fisk tages ud af vandet. "
Normalt flyttes vand over gællerne i en retning af strømmen, af dyrets bevægelse gennem vandet, af slag af cilia eller andre vedhæng eller ved hjælp af en pumpemekanisme. Hos fisk og nogle bløddyr forstærkes gællernes effektivitet kraftigt af en modstrømsudvekslingsmekanisme , hvor vandet passerer over gællerne i den modsatte retning af blodstrømmen gennem dem. Denne mekanisme er meget effektiv, og så meget som 90% af det opløste ilt i vandet kan genvindes.
Hvirveldyr
Gællerne hos hvirveldyr udvikler sig typisk i svælgets vægge langs en række gællespalter, der åbner udad. De fleste arter anvender et modstrømsudvekslingssystem for at forbedre diffusionen af stoffer ind og ud af gællen, med blod og vand, der strømmer i modsatte retninger til hinanden. Gællerne består af kamlignende filamenter, gællelamellerne , som hjælper med at øge deres overfladeareal for iltudveksling.
Når en fisk trækker vejret, trækker den i en mundfuld vand med jævne mellemrum. Derefter trækker den siderne af halsen sammen og tvinger vandet gennem gylleåbningerne, så det passerer over gællerne til ydersiden. Fiskegillespalter kan være de evolutionære forfædre til mandlerne , tymuskirtlerne og eustachiske rør samt mange andre strukturer, der stammer fra de embryonale grenposer .
Fisk
Fiskens gæller danner et antal slidser, der forbinder svælget med dyrets yderside på hver side af fisken bag hovedet. Oprindeligt var der mange slidser, men under udviklingen faldt antallet, og moderne fisk har for det meste fem par og aldrig mere end otte.
Bruskfisk
Hajer og stråler har typisk fem par gællespalter, der åbner direkte til ydersiden af kroppen, selvom nogle mere primitive hajer har seks par, og Broadnose sevengillhajen er den eneste bruskfisk, der overstiger dette tal. Tilstødende slidser adskilles af en brusk gællebue, hvorfra der projiceres en brusk gillestråle . Denne gællestråle er understøtningen for det arklignende mellemgrenede septum , som de enkelte lameller i gællerne ligger på hver side af. Bunden af buen understøtter muligvis også gællerivere , fremspring i svælghulen , der hjælper med at forhindre store stykker affald i at beskadige de sarte gæller.
En mindre åbning, spiraklen , ligger på bagsiden af den første gællespalte . Dette bærer en lille pseudobranch, der ligner en gælle i struktur, men kun modtager blod, der allerede iltes af de sande gæller. Spiraklen menes at være homolog med øreåbningen hos højere hvirveldyr .
De fleste hajer er afhængige af vædderventilation, der tvinger vand ind i munden og over gællerne ved hurtigt at svømme fremad. Hos arter med langsom bevægelse eller bund, især blandt skøjter og stråler, kan spiraklet forstørres, og fisken trækker vejret ved at suge vand gennem denne åbning, i stedet for gennem munden.
Kimærer adskiller sig fra andre bruskfisk, idet de har mistet både spiraklet og den femte gællespalte. De resterende slidser er dækket af et operculum , der er udviklet ud fra gællebugens septum foran den første gæll.
Knoklet fisk
Hos benede fisk ligger gællerne i et forgreningskammer dækket af et benet operculum. Langt de fleste benede fiskearter har fem par gæller, selvom nogle få har mistet nogle i løbet af udviklingen. Operkulumet kan være vigtigt for at justere trykket af vand inde i svælget for at muliggøre korrekt ventilation af gællerne, så benede fisk ikke behøver at stole på vædderventilation (og derfor nær konstant bevægelse) for at trække vejret. Ventiler inde i munden forhindrer vandet i at slippe ud.
Gillebuerne af benede fisk har typisk ingen skillevæg, så gællerne alene rager ud fra buen, understøttet af individuelle gællestråler. Nogle arter beholder gill rakers. Selvom alle undtagen de mest primitive benede fisk mangler spirakler, forbliver den pseudobranch, der er forbundet med dem, ofte ved at være placeret ved bunden af operculum. Dette er imidlertid ofte stærkt reduceret, bestående af en lille masse celler uden nogen resterende gællelignende struktur.
Marine teleosts bruger også deres gæller til at udskille osmolytter (f.eks. Na⁺, Cl - ). Gællernes store overfladeareal har en tendens til at skabe et problem for fisk, der søger at regulere osmolariteten af deres indre væsker. Havvand indeholder flere osmolytter end fiskens indre væsker, så havfisk mister naturligt vand gennem deres gæller via osmose. For at genvinde vandet drikker havfisk store mængder havvand, mens de samtidig bruger energi på at udskille salt gennem Na + /K + -ATPase -ionocytterne (tidligere kendt som mitokondrionrige celler og chloridceller ). Omvendt indeholder ferskvand mindre osmolytter end fiskens indre væsker. Derfor skal ferskvandsfisk udnytte deres gillionocytter til at opnå ioner fra deres miljø for at opretholde optimal blod -osmolaritet.
Lampretter og slimål ikke har gællespalter som sådan. I stedet er gællerne indeholdt i sfæriske poser med en cirkulær åbning til ydersiden. Ligesom gællespalterne af højere fisk indeholder hver pose to gæller. I nogle tilfælde kan åbningerne smeltes sammen og effektivt danne et operculum. Lampreys har syv par poser, mens hagfishes kan have seks til fjorten, afhængigt af arten. I hagfish forbinder poserne internt med svælget, og et separat rør, der ikke har åndedrætsvæv (den pharyngocutaneous kanal) udvikler sig under pharynxen korrekt og fjerner indtaget affald ved at lukke en ventil i dens forreste ende. Lungfisklarver har også ydre gæller , ligesom den primitive stråfinnede fisk Polypterus , selvom sidstnævnte har en struktur, der er forskellig fra padder.
Padder
.jpg)
Tadpoles af padder har fra tre til fem gællespalter, der ikke indeholder egentlige gæller. Normalt er der ingen spiracle eller ægte operculum til stede, selvom mange arter har operculumlignende strukturer. I stedet for indre gæller udvikler de tre fjerede ydre gæller, der vokser fra den ydre overflade af gællebuerne. Nogle gange beholder voksne disse, men de forsvinder normalt ved metamorfose . Eksempler på salamandere, der bevarer deres ydre gæller, når de bliver voksen, er olmen og mudderhvalpen .
Alligevel bevarede nogle uddøde tetrapodgrupper sande gæller. En undersøgelse af Archegosaurus viser, at den havde indre gæller som ægte fisk.
Hvirvelløse dyr
Krebsdyr , bløddyr og nogle vandlevende insekter har tuftede gæller eller pladelignende strukturer på deres krops overflader. Gæller af forskellige typer og designs, enkle eller mere detaljerede, har udviklet sig uafhængigt i fortiden, selv blandt den samme klasse af dyr. Segmenterne af polychaete orme bærer parapodia, hvoraf mange bærer gæller. Svampe mangler specialiserede åndedrætsstrukturer, og hele dyret fungerer som en gælle, når vand trækkes gennem dets svampede struktur.
Akvatiske leddyr har normalt gæller, som i de fleste tilfælde er modificerede vedhæng. I nogle krebsdyr udsættes disse direkte for vandet, mens de i andre er beskyttet inde i et gællekammer. Hesteskokrabber har boggæller, som er ydre flapper, hver med mange tynde bladlignende membraner.
Mange marine hvirvelløse dyr som toskallede bløddyr er filterfødere . En strøm af vand opretholdes gennem gællerne til gasudveksling, og madpartikler filtreres samtidig. Disse kan være fanget i slim og flyttes til munden ved at slå cilia.
Respiration i pighuderne (såsom søstjerner og søpindsvin ) udføres ved hjælp af en meget primitiv version af gæller kaldet papulae . Disse tynde fremspring på overfladen af kroppen indeholder divertikler af vandkarsystemet .
Gæller af akvatiske insekter er tracheale , men luftrørene forsegles, sædvanligvis forbundet med tynde ydre plader eller tuftede konstruktioner, der tillader diffusion. Iltet i disse rør fornyes gennem gællerne. I larven guldsmede får væggen i den kaudale ende af fordøjelseskanalen ( endetarmen ) rigeligt tilført luftrør som en rektal gylle, og vand pumpet ind i og ud af endetarmen giver ilt til de lukkede luftrør.
Plastroner
En plastron er en form for strukturel tilpasning, der forekommer blandt nogle akvatiske leddyr (primært insekter), en form for uorganisk gæller, der holder en tynd film af atmosfærisk ilt i et område med små åbninger kaldet spirakler, der forbinder til luftrørssystemet. Plastronen består typisk af tætte pletter af hydrofobe setae på kroppen, som forhindrer vandindtrængning i spiraklerne, men kan også involvere skalaer eller mikroskopiske kamme, der rager ud fra neglebåndet. De fysiske egenskaber ved grænsefladen mellem den fangede luftfilm og det omgivende vand tillader gasudveksling gennem spiraklerne, næsten som om insektet var i atmosfærisk luft. Kuldioxid diffunderer ind i det omgivende vand på grund af dets høje opløselighed , mens ilt diffunderer ind i filmen, da koncentrationen i filmen er reduceret ved åndedræt , og nitrogen diffunderer også, når dens spænding er blevet forøget. Oxygen diffunderer ind i luftfilmen med en højere hastighed end nitrogen diffunderer ud. Vand, der omgiver insektet, kan imidlertid blive iltforarmet, hvis der ikke er vandbevægelse , så mange sådanne insekter i stille vand leder en vandstrøm aktivt over deres kroppe.
Den uorganiske gællemekanisme gør det muligt for vandinsekter med plastroner at forblive konstant nedsænket. Som eksempler kan nævnes mange biller i familien Elmidae , der lever i vand snudebiller og sande bugs i familien Aphelocheiridae samt mindst en art af ricinuleid arachnid . En noget lignende mekanisme bruges af dykkerklokkeedderkoppen , der opretholder en undervandsboble, der udveksler gas som en plastron. Andre dykkerinsekter (f.eks. Tilbagesvømmere og hydrofile biller ) kan bære fangede luftbobler, men nedbryder ilten hurtigere og har derfor brug for konstant genopfyldning.
Se også
Referencer
eksterne links
- Fiskedissektion - Gæller udsat for Australian Museum . Opdateret: 11. juni 2010. Hentet 16. januar 2012.