Пре стотине милиона година, врло, веома удаљени преци људи - и свих копнених животиња са кичмом и четири удова - имали су ову способност дисања водом, али је изгубљена након што су прва створења која дишу ваздухом почела да живе на копну пуним временом . Данас људи могу дисати воду само помоћу посебне опреме - или у филмовима попут "Акуаман" (Варнер Брос. Пицтурес), о ликовима стрипова са јединственим подводним способностима.
Стрипови из стрипа на неки начин објашњавају како филмски полусловечки, напола атлантидски хибрид Акуаман (Јасон Момоа) и сви његови рођаци Атлантиђани који могу изгледати човеком могу да дишу у океанским дубинама - помињу се "шкрге", мада нису видљива, а специфичности су препуштене машти гледаоца. Али како тачно створења у стварном свету дишу у својим воденим срединама?
Као што се догађа, у већини морских језера, језера и река има много раствореног кисеоника, мада наша плућа која дишу ваздух једноставно не могу да га процесуирају. Међутим, становници воде у свету развили су неколико других метода за приступ кисеонику у води, рекли су стручњаци Ливе Сциенце.
Древна техника
Неке животиње попут медузе апсорбују кисеоник у води директно кроз кожу. Гастроваскуларна шупљина унутар њихових тела служи двострукој сврси: варењу хране и премештању кисеоника и угљен диоксида, рекла је Ребецца Хелм, доцентица са Универзитета Северна Каролина у Асхевиллеу за Ливе Сциенце.
У ствари, најстарији облици микроба у Земљи који користе кисеоник добијају га на исти начин као што желе чине - дифузијом. Овај облик дисања вероватно се појавио пре око 2,8 милијарди година, „негде након што су цијанобактерије почеле да испумпавају кисеоник у атмосферу“, изјавио је океански научник Јули Бервалд, аутор књиге „Спинелесс: Тхе Сциенце оф Медлифисх анд тхе Арт оф узгој кичме“ (Риверхеад Књиге, 2017).
"Будући да имају само спољни ћелијски слој и унутрашњи ћелијски слој, а унутрашње стране су желе и немају ћелије, не треба им толико кисеоника као животињама које имају унутрашња ткива", рекао је Бервалд за Ливе Сциенце у е-маил.
Међутим, постоје и недостаци „дисања“ дифузијом.
"То је много спорије од коришћења крвожилног система да би се кисеоник довео до далеких тела. То вероватно значи да постоји ограничење у погледу раста великих медуза", додао је Бервалд.
Метода стражњих врата
Дисање дифузијом кисеоника по телесној површини налази се и код иглокожаца - групе морских животиња која обухвата морске звезде, морске звезде, морске јежеве и морске краставце.
Морске звезде апсорбују кисеоник док вода тече преко избочина на њиховој кожи названих папула и кроз бразде у другим структурама које се називају цевна стопала, рекао је зоолог бескраљежњака Цхристопхер Мах, истраживач Националног музеја природне историје Смитхсониан у Васхингтону, Д.Ц., за Ливе Сциенце.
Неке врсте плитких морских краставаца имају, међутим, другачију врсту специјализованог прилагођавања за дисање: респираторна „дрвена“ структура која се налази у телесној шупљини у близини ануса. Док ректални отвор краставца усисава воду у његово тело, респираторно дрво извлачи кисеоник и избацује угљен диоксид.
"Буквално дише из гузе", рекао је Мах.
"Основни нацрт"
У рибама су се шкрге показале успешним системом за дисање, користећи мрежу крвних жила које извлаче кисеоник из воде која тече и дифундирају их кроз мембране шкрга, саопштено је из Научног центра за рибарство на североистоку.
У већини риба шкрге има „исти основни нацрт“, рекао је Ливе Сциенце Соломон Давид, доцент на Одсеку за биолошке науке на Државном универзитету Ницхоллс у Лоуисиани.
"Направљени су да изврше ову супротну размену гаса - извуку кисеоник и пусте отпад", рекао је Давид. Кад риба отвори уста, они стварају струју воде која им тече преко шкрга. Црвенкасто, високо васкуларизовано ткиво усисава кисеоник и избацује угљен диоксид, "попут капилара у нашим алвеолама", рекао је.
Међутим, шкрге нису баш једнаке величине. Према Давиду, њихова структура може варирати између врста према потребама њихових кисеоника. На примјер, шкрге туне која се брзо плива, понешто ће се разликовати од рибе која је предатор који лежи и чека, као што је хаљина алигатора.
"Ако сте активни грабежљивац који је стално у покрету, имат ћете различите шкрге за веће потребе за кисеоником," рекао је Давид.
Облик шкрге може чак да варира од јединки исте врсте, у зависности од услова кисеоника у води у којој живе, додао је. Студије су показале да рибе могу прилагодити своју морфологију шкрга када им воденато станиште буде загађено; с временом, њихови шкргљиви филаменти постају кондензованији, како би одолели загађивачима у води.
Неки водени водоземци такође имају шкрге - гранасте структуре које се протежу према ван од главе. Ово је особина ларви код водоземаца која нестаје како већина врста сазрева, али водени саламандери попут сирена задржавају ове спољне шкрге у одраслој доби, рекла је за Кирстен Хецхт, водени еколог са Школе природних ресурса и животне средине на Универзитету на Флориди, за Ливе Сциенце у е-маил.
Лунгфисх - група риба које удишу ваздух, као и воду користећи модификовани мехур за пливање - такође имају спољашње шкрге кад су младе, "али готово све врсте плућа губе их пре него што достигну одраслу", рекао је Хецхт.
Оригинални чланак о Ливе Сциенце.
