Mang: đặc điểm, chức năng, loại và tầm quan trọng
Mang hoặc mang là cơ quan hô hấp của động vật thủy sinh, có chức năng thực hiện trao đổi oxy của cá thể với môi trường. Chúng biểu hiện từ các dạng rất đơn giản ở động vật không xương sống, đến các cấu trúc phức tạp tiến hóa ở động vật có xương sống, được cấu thành bởi hàng ngàn lamellae nằm trong khoang mang thông gió bởi một dòng nước liên tục.
Các tế bào đòi hỏi năng lượng để hoạt động, năng lượng này có được từ sự phân hủy đường và các chất khác trong quá trình trao đổi chất gọi là hô hấp tế bào. Trong hầu hết các loài, oxy có trong không khí được sử dụng làm năng lượng và carbon dioxide được thải ra dưới dạng chất thải.
Môi trường dưới nước có ít oxy hơn môi trường trên cạn và quá trình khuếch tán oxy chậm hơn trong không khí. Lượng oxy hòa tan trong nước giảm khi nhiệt độ tăng và dòng điện giảm.
Các loài ít tiến hóa không yêu cầu cấu trúc hô hấp chuyên biệt để đáp ứng các chức năng cơ bản của chúng. Tuy nhiên, trong những cái lớn hơn, điều quan trọng là phải có các hệ thống trao đổi phức tạp hơn, để chúng có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu trao đổi chất của chúng.
Các mang được tìm thấy ở động vật không xương sống và động vật có xương sống, có thể ở dạng sợi, gỗ hoặc arborescent có nhiều mao mạch, chúng tôi cũng quan sát chúng bên trong hoặc bên ngoài.
Có những động vật sống trong khu vực duyên hải, chẳng hạn như động vật thân mềm và cua, có thể chủ động thở bằng mang trong nước và trong không khí, miễn là chúng vẫn ẩm. Không giống như phần còn lại của các sinh vật dưới nước, chúng chết ngạt khi rời khỏi nước mặc dù lượng oxy dồi dào.
Đặc điểm chung
Lượng oxy có trong không khí xấp xỉ 21%, trong khi trong nước, nó chỉ được hòa tan theo tỷ lệ 1%. Sự biến đổi này đã buộc các sinh vật dưới nước tạo ra các cấu trúc như mang, dành riêng cho việc khai thác oxy.
Các mang có thể trở nên hiệu quả đến mức chúng đạt tới 80% tỷ lệ trích xuất oxy, cao gấp ba lần so với những gì xảy ra trong phổi của con người từ không khí.
Các loại sinh vật dưới nước
Các cơ quan hô hấp này phát triển trong một loạt các sinh vật dưới nước khổng lồ, chúng ta có thể tìm thấy các loại mang khác nhau trong động vật thân mềm, giun, động vật giáp xác, động vật da gai, cá và thậm chí cả bò sát trong các giai đoạn nhất định của vòng đời.
Hình thức đa dạng
Kết quả là, chúng khác nhau rất nhiều về hình dạng, kích thước, vị trí và nguồn gốc, dẫn đến sự thích nghi cụ thể ở mỗi loài.
Đối với các động vật thủy sinh tiến hóa nhất, sự gia tăng kích thước và khả năng di chuyển đã xác định nhu cầu oxy lớn hơn. Một trong những giải pháp cho vấn đề này là sự gia tăng diện tích của mang.
Cá, ví dụ, có một số lượng lớn các nếp gấp được giữ tách biệt với nhau bằng nước. Điều này mang lại cho họ một bề mặt trao đổi khí lớn, cho phép họ đạt được hiệu quả tối đa.
Cơ quan nhạy cảm
Các mang là cơ quan rất nhạy cảm, dễ bị tổn thương thực thể và bệnh tật do ký sinh trùng, vi khuẩn và nấm. Vì lý do này, người ta thường coi các mang ít tiến hóa thuộc loại bên ngoài.
Chấn thương
Ở cá xương, mang phải đối mặt với nồng độ chất ô nhiễm hóa học cao như kim loại nặng, chất rắn lơ lửng và các chất độc hại khác, bị tổn thương hình thái hoặc thương tích gọi là phù nề.
Những nguyên nhân này gây ra sự hoại tử của mô mang và trong trường hợp nghiêm trọng thậm chí có thể gây ra cái chết của sinh vật do sự thay đổi của hô hấp.
Do đặc điểm này, mang cá thường được các nhà khoa học sử dụng như là dấu ấn sinh học quan trọng của ô nhiễm trong môi trường nước.
Chức năng
Chức năng chính của mang, cả đối với sinh vật không xương sống và động vật có xương sống, là ảnh hưởng đến quá trình trao đổi khí của cá thể với môi trường nước.
Do lượng oxy có sẵn trong nước thấp hơn, động vật thủy sinh phải làm việc chăm chỉ hơn để thu được một lượng oxy nhất định, điều này thể hiện một tình huống thú vị, vì điều đó có nghĩa là phần lớn oxy thu được sẽ được sử dụng lại trong tìm kiếm. oxy
Người đàn ông sử dụng 1 đến 2% quá trình trao đổi chất khi nghỉ ngơi để đạt được sự thông khí của phổi, trong khi cá khi nghỉ ngơi cần khoảng 10 đến 20% để thực hiện thông khí mang.
Các mang cũng có thể phát triển các chức năng thứ cấp ở một số loài, ví dụ, trong một số động vật thân mềm, chúng đã được sửa đổi để góp phần thu giữ thức ăn, vì chúng là các cơ quan liên tục lọc nước.
Ở các loài giáp xác và cá khác nhau, chúng cũng thực hiện quy định thẩm thấu nồng độ các chất có sẵn trong môi trường liên quan đến cơ thể, tìm ra các trường hợp chúng chịu trách nhiệm bài tiết các yếu tố độc hại.
Trong mỗi loại sinh vật dưới nước, mang có một chức năng riêng, phụ thuộc vào mức độ tiến hóa và sự phức tạp của hệ hô hấp.
Làm thế nào để họ làm việc?
Nói chung, mang mang hoạt động như các bộ lọc bẫy oxy O 2 có trong nước, rất cần thiết để thực hiện các chức năng quan trọng của nó và trục xuất carbon dioxide CO 2 khỏi chất thải có trong cơ thể.
Để đạt được quá trình lọc này đòi hỏi một dòng nước liên tục, có thể được tạo ra bởi sự di chuyển của mang ngoài ở giun, bằng chuyển động của cá thể như được thực hiện bởi cá mập, hoặc bằng cách bơm opercula vào cá xương.
Trao đổi khí xảy ra thông qua khuếch tán bởi sự tiếp xúc giữa nước và chất lỏng trong máu mang.
Hệ thống hiệu quả nhất được gọi là dòng chảy ngược, trong đó máu chảy qua các mao mạch nhánh tiếp xúc với nước giàu oxy. Một gradient nồng độ được tạo ra cho phép sự xâm nhập của oxy qua các tấm mang và sự khuếch tán của chúng vào dịch máu, đồng thời với việc carbon dioxide khuếch tán ra bên ngoài.
Nếu nước và lưu lượng máu cùng hướng, tốc độ hấp thụ oxy sẽ không đạt được, vì nồng độ của khí này sẽ nhanh chóng cân bằng dọc theo màng mang.
Các loại (bên ngoài và bên trong)
Các mang có thể xuất hiện ở phần bên ngoài hoặc bên trong của sinh vật. Sự khác biệt này là hệ quả chủ yếu của mức độ tiến hóa, loại môi trường sống nơi nó phát triển và đặc điểm riêng của từng loài.
Mang ngoài
Các mang ngoài được quan sát chủ yếu ở các loài động vật không xương sống ít tiến hóa và tạm thời trong giai đoạn đầu phát triển của loài bò sát, vì chúng mất chúng sau khi bị biến chất.
Tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, chúng thường rất dễ bị ảnh hưởng và có thể dễ dàng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bất lợi, chẳng hạn như chất lượng nước kém hoặc bởi sự hiện diện của các chất độc hại.
Nếu mang bị tổn thương, rất có khả năng nhiễm trùng do vi khuẩn, ký sinh trùng hoặc nấm sẽ xảy ra, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng có thể dẫn đến tử vong.
Mang nội bộ
Các mang bên trong, bởi vì chúng hiệu quả hơn các mang ngoài, xảy ra ở các sinh vật dưới nước lớn hơn, nhưng có mức độ chuyên môn hóa khác nhau tùy thuộc vào mức độ tiến hóa của loài.
Chúng thường được đặt trong các camera bảo vệ chúng, nhưng chúng cần dòng điện cho phép chúng tiếp xúc liên tục với môi trường bên ngoài để tuân thủ trao đổi khí.
Loài cá này cũng đã phát triển các lớp vỏ đá vôi gọi là operculums đáp ứng chức năng bảo vệ mang, đóng vai trò là cửa hạn chế dòng chảy của nước và cũng bơm nước.
Ý nghĩa
Các mang là nền tảng cho sự sống sót của các sinh vật dưới nước, bởi vì chúng đóng vai trò không thể thiếu đối với sự phát triển của các tế bào.
Ngoài việc thở và là một phần cơ bản của hệ tuần hoàn, chúng có thể góp phần vào việc ăn một số động vật thân mềm, hoạt động như hệ thống bài tiết các chất độc hại và điều chỉnh các ion khác nhau trong các sinh vật tiến hóa như cá.
Các nghiên cứu khoa học cho thấy những cá nhân bị tổn thương hệ hô hấp chi nhánh, phát triển chậm hơn và nhỏ hơn, dễ bị nhiễm trùng và đôi khi chấn thương nghiêm trọng, nó có thể xảy ra tử vong.
Các mang đã đạt được sự thích nghi với môi trường sống và điều kiện môi trường đa dạng nhất, cho phép thiết lập sự sống trong các hệ sinh thái thực tế anoxic.
Mức độ chuyên môn hóa của mang có liên quan trực tiếp đến giai đoạn tiến hóa của loài và chúng chắc chắn là cách hiệu quả nhất để thu được oxy trong các hệ thống thủy sinh.
