Prije stotine milijuna godina, vrlo, vrlo udaljeni preci ljudi - i svih kopnenih životinja s kralježnicama i četiri udova - imali su tu sposobnost disanja vodom, ali je izgubljena nakon što su prva stvorenja koja dišu zrakom počela živjeti na kopnu puno vrijeme , Danas ljudi mogu disati vodu samo pomoću posebne opreme - ili u filmovima poput "Aquaman" (Warner Bros. Pictures), o likovima stripova s jedinstvenim podvodnim sposobnostima.
Stripovi iz stripa na neki način objašnjavaju kako filmski poluslovečki, napola atlantidski hibrid Aquaman (Jason Momoa) i svi njegovi rođaci s Atlantide izgledaju poput čovjeka mogu disati u oceanskim dubinama - spominju se "škrge", iako nisu vidljive, a specifičnosti su prepuštene gledateljevoj mašti. Ali kako zapravo bića iz stvarnog svijeta udišu u svojim vodenim sredinama?
Kao što se događa, u većini je planeta mora, jezera i rijeka ima puno otopljenog kisika, iako naša pluća koja dišu zrak jednostavno ne mogu preraditi. Međutim, svjetski stanovnici vode razvili su nekoliko drugih metoda za pristup kisiku u vodi, rekli su stručnjaci Live Science.
Drevna tehnika
Neke životinje poput meduze apsorbiraju kisik u vodi izravno kroz kožu. Gastrovaskularna šupljina unutar njihovih tijela služi dvostrukoj svrsi: probavljanju hrane i premještanju kisika i ugljičnog dioksida uokolo, rekla je Rebecca Helm, docentica sa Sveučilišta Sjeverne Karoline, Asheville.
Zapravo, najraniji oblici mikroba u Zemlji koji su koristili kisik dobivali su ga na isti način kao što žele čine - difuzijom. Ovaj oblik disanja vjerojatno se pojavio prije otprilike 2,8 milijardi godina, „negdje nakon što su cijanobakterije počele crpiti kisik u atmosferu“, prema oceanskom naučniku Juli Berwaldu, autoru knjige „Spineless: Science of Medlyfish and the Art of uzgoj kralježnice“ (Riverhead Knjige, 2017).
"Budući da imaju samo vanjski sloj ćelija i unutarnji stanični sloj, a unutarnje strane su žele i nemaju stanice, ne treba im toliko kisika kao životinjama koje iznutra imaju stvarna tkiva", rekao je Berwald za Live Science u E-mail.
No, postoje i nedostaci "disanja" difuzijom.
"To je puno sporije od korištenja krvožilnog sustava da bi se kisik doveo do dalekih tijela. To vjerojatno znači da postoji ograničenje u pogledu rasta velikih meduza", dodao je Berwald.
Metoda stražnjih vrata
Disanje difuzijom kisika po površini tijela nalazi se i u ehinodermi - skupini morskih životinja koja uključuje morske zvijezde, morske zvijezde, morske ježeve i morske krastavce.
Morske zvijezde apsorbiraju kisik dok voda teče preko izbočina na njihovoj koži zvanih papula i kroz brazde u drugim strukturama koje se nazivaju cijevi stopala, rekao je zoolog beskralježnjaka Christopher Mah, istraživač Nacionalnog muzeja prirodne povijesti Smithsoniana u Washingtonu, D.C., za Live Science.
Neke vrste morskih krastavca iz plitkog mora imaju različitu vrstu specijalizirane prilagodbe za disanje: respiratorna „drvena“ struktura smještena u tjelesnoj šupljini u blizini anusa. Dok rektalni otvor krastavca usisava vodu u njegovo tijelo, respiratorno stablo ekstrahira kisik i izbacuje ugljični dioksid.
"Doslovno diše iz guze", rekao je Mah.
"Osnovni nacrt"
U ribi su se škrge pokazale uspješnim sustavom za disanje, koristeći mrežu krvnih žila koje crpe kisik iz vode koja teče i difuzuju je kroz škržne membrane, prema sjeveroistočnom znanstvenom centru za ribarstvo na sjeveroistoku.
U većini riba škrge imaju "isti osnovni nacrt", rekao je Live Science Solomon David, docent s Odjela za biološke znanosti na Državnom sveučilištu Nicholls u Louisiani.
"Napravljeni su da imaju protok protoka plina - izvucite kisik i pustite otpad", rekao je David. Kad ribe otvore usta, stvaraju struju vode koja im struji preko škrga. Crvenkasto, visoko vaskularizirano tkivo usisava kisik i izbacuje ugljični dioksid, "poput kapilara u našim alveolama", rekao je.
Međutim, škrge nisu baš jednake veličine. Prema Davidu, njihova struktura može varirati od vrsta prema potrebama njihovih kisika. Na primjer, škrge tune koja se brzo pliva, malo će se razlikovati od one ribe koja je predator koji leži i čeka, kao što je haljina aligatora.
"Ako ste aktivni grabežljivac koji je stalno u pokretu, imat ćete različite škrge za veće potrebe za kisikom", rekao je David.
Oblik škrge može čak varirati između pojedinaca iste vrste, ovisno o uvjetima kisika u vodi u kojoj žive, dodao je. Studije su pokazale da ribe mogu prilagoditi svoju morfologiju škrga kada im vodenato stanište postane zagađeno; s vremenom se njihova škrge filamenti kondenziraju kako bi se odupirali onečišćenjima u vodi.
Neki vodeni vodozemci također imaju škrge - granaste strukture koje se protežu prema van od glave. Ovo je osobina larve kod vodozemaca koja nestaje kako većina vrsta sazrijeva, ali vodeni salamanderi poput sirena zadržavaju ove vanjske škrge u odrasloj dobi, rekla je Kirsten Hecht, vodeni ekolog sa Škole prirodnih resursa i okoliša na Sveučilištu na Floridi, za Live Science u E-mail.
Lungfish - skupina riba koje udišu zrak kao i vodu koristeći modificirani plivajući mjehur - također imaju vanjske škrge kad su mlade, "ali gotovo sve vrste pluća luče ih izgubiti prije nego što dosegnu odraslu dob", rekao je Hecht.
Izvorni članak o Znanost uživo.
