Sucul Hayvanlarda Solunum Sorunları

Bir hücreli hayvanlar özel gaz değişim aygıtlarına sahip değildir. Hücre zarlarında gerçekleşen basit difüzyon, gaz değişimi için yeterlidir. Denizanası, hidra ve planaryalar gibi daha küçük ve daha basit yapılı olan bazı çok hücreli hayvanlar, biraz daha gelişim gösterirler. Onların çok amaçlı sindirim kanalı boşlukları, daha içte yer alan hücrelerin çevredeki suya (çözünmüş oksijen içerir) maruz kalmasını kolaylaştırır.
Ağızlarıyla içeriye su çekerler ve sonuç olarak, bu hayvanlarda bulunan hiçbir hücre, su ortamından uzakta kalmaz. Özellikle bazı halkalı solucanların yer aldığı iri birkaç sucul hayvan, özel solunum sistemlerinden yoksundur. Genellikle zengin kan damarlarıyla donatılmış olan ve vücut yüzeyini kaplayan derilerini solunumda kullanırlar. Bununla birlikte, daha büyük birçok çok hücreli hayvan, gerçek solunum sistemi geliştirmiştir.

Solungaçlar

Birkaç istisnasıyla birlikte, çok hücreli sucul hayvanların solunum sistemi, genellikle solungaç olarak bilinen, gaz değiştirme yüzeylerinin dışarıya doğru çıkıntı yapmasını gerektirmiştir. Karmaşıklık bakımından solungaçlar, denizyıldızlarının kabartı şeklindeki deri solungaçlarından, birçok segmentli deniz solucanlarının kanat şeklindeki parapodlarına, mürekkep balıklarının mantosu ile koruma altına alınmış solungaçlarına, midyelerin kabukla korunmuş solungaçlarına ve balıkların çok sayıda küçük alt birime bölünmüş solungaçlarına kadar çeşitli şekillerde değişiklik gösterir. Yeryüzündeki canlıların evrimsel gelişimi incelenecek olursa solungaç sisteminin, birbirinden bağımsız olarak, sayısız kere ortaya çıktığı görülür.
Midye, istakoz, köpekbalığı ve semender gibi çeşitli hayvanlar, solunum için solungaç kullanırlar. Çoğu solungaç, özellikle çok aktif hayvanların solungaçları, çok küçük alt bölümlere bölünmüş yüzeylere sahiptir; bir kaç küçük solungaç, çok büyük toplam gaz değişim yüzeyi ile suya maruz kalabilir.
Böylece, kısmen geçirgen olmayan bir örtü ile korunan hayvan vikudunda, gaz değişim yüzeyi, çok sınırlı bir kısmı işgal etse bile gaz değişim yüzeyinin yüzey-hacim oranı yüksektir.
Çoğu solungacın bir diğer özelliği, zengin kan damarlarıyla donatılmış olmasıdır. Genellikle, bu damarlar içerisindeki kan, dış ortamdaki sudan yalnızca iki hücre ile ayrılır. Bunlar, damarın duvarında yer alan tek bir hücre ile solungaç yüzeyindeki hücredir. Hatta bazen, damar duvarı tamamen ortadan kalkar ve kan ile su arasında yalnızca bir hücre kalır. Oksijen, sudan difüzyonla hareket ederek aradaki hücreye ya da hücrelere oradan da kan içerisine geçer ve burada genellikle, taşıyıcı bir pigment tarafından yakalanır. Daha sonra kan, oksijeni vücutta her bir hücreye taşır. Hücre metabolizması sonucunda üretilen karbondioksit, zıt yönde hareket eder: karbondioksit solungaçlara taşınır ve çevredeki suya verilir.
Balık solungaçlarındaki kan ile su arasında oksijen ve karbondioksit değişimi için geliştirilmiş ilginç bir düzenleme, özel olarak anlatılmaya değer niteliktedir. Solungaç lamellerinin yüzeyindeki su akışı, lamellerin damarlarındaki kan akışına zıt yöndedir. Sonuç olarak, solungaçları terk etmekte olan kan, solungaçlara az önce ulaşan ve henüz oksijenini vermemiş su ile karşılaştığında, hemen hemen tamamıyla, O2 ile doygun duruma gelir. O2, derişim farkı, bu nedenle kan tarafından daha fazla oksijen alınabilmesini sağlar. Lamellerin diğer ucunda, solungaçlara giren oksijen bakımından fakir kan, oksijeninin büyük bir kısmını henüz kaybetmiş su ile karşılaşır. Fakat bu su bile, henüz hiç O2’ni alınmamış kandakinden daha fazla O2 içerdiğinden dolayı buradaki oksijen derişim farkı, oksijenin sudan kana difüzyonunu öngörür. Kısaca, bu ters-akım sistemi, çalışmasını, lameller boyunca her noktada var olan kan ile su arasındaki elverişli derişim farkına borçludur. Böylece kanın sudan olabileceği 02 miktarı maksimuma ulaşmaktadır.
Eğer iki sıvı aynı yönde akıyor olsaydı (aynı yönde akma ile değişim), bu durum olmayacaktı. Bu ters akım prensibi, yalnızca solungaçlarda ya da gaz taşınmasıyla sınırlı değildir. Sıcaklık düzenlenmesi, suyun geri kazanımı ve vücut sıvılarının düzenlenmesinde de aynı yöntem kullanılır. Hassas olan solungaçlar, kolayca zedelenirler; bu nedenle onların korunması için çeşitli yapılar geliştirilmiştir. Bunlar, istakozların karapaksı, balıkların operkulumu gibi çoğunlukla sert örtülerdir. Fakat bazen, denizyıldızlarının deri solungaçlarının çevresinde yer alan pedisellarialar ve spin dizileri gibi değişik formlarda olabilirler.
Yeterince oksijen elde etmek, suda yaşayan canlılar için hava ilesolunum yapanlara göre iki nedenden dolayı, daha büyük sorundur: birincisi, oksijen havada yaklaşık olarak %21 oranında bulunmasına karşın sudaki çözünürlüğü düşüktür ve deniz suyunun yalnızca %0.45’ini oluşturmaktadır. Bu değer, tatlı suda birazcık daha yüksektir; fakat çok değişkenlik gösterebilir. Bu nedenle, çoğu sucul hayvan, gaz değişim yüzeyinden suyu hareket ettirmek zorundadır. Eğer bu su hareketsiz kalırsa, gaz değişim yüzeyinin çevresindeki suyun oksijeni kısa bir süre sonra tüketilecektir ve bu difüzyon hızıyla, hayvanın yaşamını sürdürebilmesine yeterli olacak oksijen sağlanamayacaktır.
Çoğu balık, aktif olarak suyu ağız içerisine pompalar; su solungaçlardan geçerek operkulumun gerisinden dışarıya çıkar. Bazı hızlı yüzücü balıklar yüzerken ağızlarını açık olarak tutarlar, böylece kendilerinin ileri doğru hareketi, suyu solungaç filamentlerinin arasından akmaya zorlar. Bazı türler bu havalandırma yöntemine öylesine bağlıdırlar ki eğer hareketleri engellenecek olursa oksijensizlikten öleceklerdir. Su, havava göre çok daha viskoz olduğundan ve çok daha zor hareket ettirildiğinden, bazı sucul organizmalar toplam metabolik enerjilerinin %20 kadarını, solungaçlarından suyu hareket ettirmek için kullanırlar.

Solungaçlardan Başka Çözümler

Biyoloji, istisnalar bilimidir. Sucul hayvanların hepsi, özel solunum sistemi olarak dışa doğru çıkıntı yapmış solungaçları kullanmaz. Örneğin, deniz yıldızlarının akrabası alan denizhıyarları, solunum ağacı adı verilen, içeriye doğru çöküntü yapmış (katlanmış) bir sisteme sahiptir. Bu dallanmış uzun tüpler, kloaktan çıkan kör keseler şeklindedir. Kloakın kasılmasıyla su dışarı verilir ve içeriye alınır. Bu sistem az sayıda hayvan tarafından kullanılan basit bir sistemdir.
Sindirim kanalının genişlemiş ince duyarlı posteriyor kısmına su alınıp-verilmesiyle gaz değişimi gerçekleştirilmektedir.
Su içerisinde yaşayan birçok böcek, tamamıyla sucul değildir ve hava almak için belirli aralıklarla su yüzeyine gelmek zorundadır. Bunlar arasında yer alan dalıcı-kın kanadı (Dytiscus) , su yüzeyine geldiği zaman kabuk şeklindeki ön kanatları altına hava depolar ve sonra bu hava kabarcığı ile birlikte su altına dalarak kabarcıktan hava alır. Su altında ağ örerek bu ağın içerisine büyük bir hava kabarcığı depolayan örümcekler de vardır. Bu hava kabarcığı içerisindeki 02’nin kısa sürede tüketileceğini düşünebilirsiniz. Fakat olay böyle sonuçlanmaz. Havanın, O2’nin yanı sıra, daha yüksek derişimde diğer gazları da taşıdığını hatırlayınız. Bu gazlar kullanılmadığından gaz kabarcığı varlığını sürdürür ve kabarcık içerisindeki O2’nin kısmi basıncı düştüğünde O2 çevredeki sudan kabarcığın içerisine difüzyonla girme ve stoğu yenileme eğilimindedir. Kısaca, kabarcık, solungaç olarak işlev görmektedir. Birkaç eklembacaklı türünde bu düzenek öylesine mükemmeldir ki gaz depoları kalıcıdır ve bunları yenilemek için hayvanlar, yüzeye gelme zorunda değildir.

Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com

Yazar: Taner Tunç

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :