Sajad miljonid aastad tagasi oli inimestel - ja kõigil selgroo ja nelja jäsemega maismaaloomadel - väga-väga kaugetel esivanematel selline vee hingamise võime, kuid see kadus pärast seda, kui esimesed õhku hingavad olendid hakkasid täisajaga maal elama . Tänapäeval saavad inimesed vett hingata ainult spetsiaalse varustuse abil - või filmides, näiteks "Aquaman" (Warner Bros. Pictures), ainulaadsete veealuste võimetega koomiksitegelaste kohta.
Koomiksiraamatu pärimine omamoodi selgitab, kuidas filmi poolenisti inimlik, pool Atlandi ookeani hübriid Aquaman (Jason Momoa) ja kõik tema inimese välimusega Atlandi nõod saavad ookeani sügavustes hingata - mainitakse "lõpusi", ehkki neid pole näha, ja spetsiifika jäetakse vaataja ettekujutuseks. Kuidas aga hingavad reaalse maailma olendid oma vesises keskkonnas?
Nagu juhtub, on enamikus planeedi meredes, järvedes ja jõgedes palju lahustunud hapnikku, ehkki meie õhku hingavad kopsud lihtsalt ei suuda seda töödelda. Kuid maailma vee elanikud on välja töötanud veel mitu meetodit hapniku saamiseks vees, rääkisid eksperdid Live Science'ile.
Iidne tehnika
Mõned loomad, näiteks meduusid, imendavad vees oleva hapniku otse naha kaudu. Nende keha sisemisel gastrovaskulaarsel õõnsusel on kaks eesmärki: seeditakse toitu ning liigutatakse hapnikku ja süsinikdioksiidi ringi, rääkis Asheville'i Põhja-Carolina ülikooli abiprofessor Rebecca Helm Live Science'ile.
Tegelikult said Maa kõige varasemad mikroobse eluvormid, mis kasutasid hapnikku, samamoodi nagu želeed - difusiooni kaudu. See hingamisvorm ilmus tõenäoliselt umbes 2,8 miljardit aastat tagasi "millalgi pärast sinivetikate atmosfääri hapniku pumpamist", ütles ookeaniteadlase Juli Berwaldi, raamatu "Selgrootud: meduuside teadus ja selgroogu kasvatamise kunst" (Riverhead) autori Juli Berwaldi sõnul Raamatud, 2017).
"Kuna neil on ainult välimine rakukiht ja sisemine rakukiht ning nende sisemus on tarretis ja neil pole rakke, ei vaja nad nii palju hapnikku kui loomad, kellel on sisemised koed sees," rääkis Berwald Live Science'i ajalehes e-kiri.
Kuid difusiooni kaudu "hingamisel" on ka puudusi.
"See on palju aeglasem kui vereringesüsteemi kasutamine hapniku toomiseks keha kaugele. See tähendab ilmselt, et suurte meduuside kasvamisel on piir," lisas Berwald.
Tagaukse meetod
Hingamist läbi hapniku difusiooni läbi kehapinna leidub ka okasnahkstes - mereloomade rühmas, kuhu kuuluvad meritäht, meritäht, merisiilik ja merikurk.
Meretähed neelavad hapnikku, kui vesi voolab üle mu nahale tekkinud konaruste, mida nimetatakse papuladeks, ja läbi soonte teistes struktuurides, mida nimetatakse torujaladeks, rääkis selgrootute zooloog Christopher Mah, Washingtoni Smithsoniani loodusloomuuseumi teadur Washingtonis, vahendab Live Science.
Mõnel madala pinnaveega merikurgil on aga erinev hingamisteede jaoks spetsiaalne kohanemisviis: hingamisteede "puu" struktuur, mis asub kehaõõnes päraku lähedal. Kuna kurgi rektaalne ava imab kehasse vett, eraldab hingamispuu hapnikku ja väljutab süsihappegaasi.
"See hingab sõna otseses mõttes oma persest välja," sõnas Mah.
"Põhiprojekt"
Kalade puhul on lõpused osutunud edukaks hingamissüsteemiks, kasutades veresoontevõrku, et tõmmata voolavast veest hapnikku ja hajutada seda läbi nakkemembraanide, vastavalt Kirde kalanduse teaduskeskuse andmetele.
Enamiku kalade puhul on lõpustel "sama põhiplaan", ütles Louisiana Nicholls State University bioloogiateaduste osakonna abiprofessor Solomon David Live Science'ile.
"Neil on tehtud selline vastuvoolu gaasivahetus - tõmmake hapnik välja ja vabastage jäätmed," ütles David. Kui kalad suu lükkavad, tekitavad nad nende lõpuste kohal voolavat veevoolu. Punakas, väga vaskulariseeritud kude imeb välja hapniku ja väljutab süsinikdioksiidi, "nagu kapillaarid meie alveoolides", ütles ta.
Lõpused pole siiski kõigile üheselt sobivad. Taaveti sõnul võib nende struktuur varieeruda liikide vahel vastavalt hapnikuvajadusele. Näiteks kiiresti ujuva tuuni lõpused varieeruvad mõnevõrra nende kalade omadustest, mis on vale-ja-röövloomad, nagu näiteks alligaator.
"Kui olete aktiivne kiskja, kes on kogu aeg liikvel, on teil kõrgemate hapnikuvajaduste jaoks erinevad lõpused," ütles David.
Lõika kuju võib sama liigi isendite vahel erineda, sõltuvalt hapniku tingimustest vees, kus nad elavad, lisas ta. Uuringud on näidanud, et kalad saavad kohandada oma nakke morfoloogiat, kui nende vesine elupaik saastab; aja jooksul muutuvad nende nakkekiud kondenseeritumaks, et vastu pidada vees leiduvatele saasteainetele.
Mõnel vee-kahepaiksel on ka lõpused - hargnevad struktuurid, mis ulatuvad nende peadest väljapoole. See on kahepaiksete vastse omadus, mis kaob enamiku liikide küpseks saades, kuid veesalad, nagu sireenid, säilitavad need välised lõpused täiskasvanueas, rääkis Florida ülikooli loodusressursside ja keskkonna kooli vesikeskoloog Kirsten Hecht Live Science'is e-kiri.
Kopsudel - kalade rühmal, mis hingavad nii õhku kui ka vett, kasutades modifitseeritud ujuvat põit - on ka noorena välised lõpused, "aga peaaegu kõik kopsikalaliigid kaotavad need enne täiskasvanuks saamist", ütles Hecht.
Algne artikkel teemal Elav teadus.
