หายใจทางผิวหนังคืออะไร?

หายใจทางผิวหนัง เป็นรูปแบบของการหายใจที่เกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านผิวหนังและไม่ผ่านปอดหรือเหงือก.

กระบวนการนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในแมลงสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำปลางูทะเลเต่าและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด (Jabde, 2005).

ผิวหนังของสัตว์ที่ใช้การหายใจทางผิวหนังนั้นค่อนข้างพิเศษ เพื่อให้สามารถแลกเปลี่ยนก๊าซได้จะต้องเปียกเพื่อให้ทั้งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์สามารถผ่านได้อย่างอิสระ.

กระบวนการหายใจทางผิวหนังจะกระทำผ่านผิวหนังเท่านั้น ด้วยเหตุนี้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ที่ใช้การหายใจประเภทนี้ผิวหนังจึงมีหลอดเลือดมากเพื่อช่วยในกระบวนการแลกเปลี่ยนก๊าซ.

การแลกเปลี่ยนนี้มีความสำคัญอย่างมากในสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและเต่านิ่มซึ่งใช้ต่อมเมือกเพื่อรักษาความชุ่มชื้นของผิวหนัง (Marshall, 1980).

สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำบางชนิดมีผิวหนังเป็นจำนวนมากซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการหายใจ คางคกเป็นที่รู้กันว่าใช้น้ำและหายใจผ่านผิวหนัง พวกเขามีสามรูปแบบของการหายใจ: ผิวหนังปอดและผ่านเยื่อบุของปาก การหายใจประเภทสุดท้ายนี้ใช้กันมากที่สุดเมื่ออยู่ในสถานะพัก.

การหายใจทางผิวหนังเป็นการหายใจแบบหนึ่งที่ไม่ต้องการให้ปอดทำงาน ด้วยเหตุนี้จึงมีสายพันธุ์ที่ไม่มีปอดและยังสามารถอยู่รอดได้เนื่องจากการแลกเปลี่ยนก๊าซที่ทำผ่านผิวหนัง.

มีสายพันธุ์ที่สามารถออกกำลังกายได้ทั้งทางระบบทางเดินหายใจและทางเดินหายใจปอดอย่างไรก็ตามคาดว่าในสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำทางเดินหายใจมีความรับผิดชอบในการรับออกซิเจน 90% ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต.

การหายใจของผิวหนังในสัตว์ประเภทต่างๆ

สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ

ผิวหนังของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำทุกชนิดเป็นอวัยวะที่ใช้มากที่สุดในการหายใจ บางชนิดขึ้นอยู่กับการหายใจของผิวหนังเพื่อความอยู่รอด.

นี่เป็นกรณีของตระกูลซาลาแมนเดอร์ Plethodontidae. ครอบครัวสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำนี้ขาดปอดอย่างสมบูรณ์อย่างไรก็ตามมันเป็นกลุ่มซาลาแมนเดอร์หลายชนิดมากที่สุดในโลก (Zahn, 2012)

ในขณะที่สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกจมอยู่ในน้ำอย่างสมบูรณ์การหายใจทางผิวหนังเกิดขึ้นผ่านผิวหนัง นี่คือเยื่อบุผิวที่มีรูพรุนซึ่งอากาศขยายตัวระหว่างหลอดเลือดและทุกสิ่งรอบตัว.

แม้ว่าการหายใจของผิวหนังจะมีความสำคัญในสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ แต่จะช่วยให้คางคกอยู่รอดได้ในช่วงฤดูหนาว.

การหายใจทางผิวหนังต้องใช้ความชื้นคงที่บนพื้นผิวของผิวหนัง เมื่อคางคกอยู่ในน้ำต่อมเมือกในผิวหนังจะยังคงเปียกอยู่ซึ่งจะช่วยให้กระบวนการดูดซับออกซิเจนจากอากาศเกิดขึ้น.

มีบางกรณีพิเศษในการหายใจของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ตัวอย่างเช่นลูกอ๊อดที่หายใจผ่านเหงือกและคางคกทะเลทรายซึ่งมีแนวโน้มที่จะมีผิวแห้งทำให้หายใจไม่สะดวก (Bosch, 2016).

สัตว์เลื้อยคลาน

เครื่องชั่งที่ครอบคลุมร่างกายของสัตว์เลื้อยคลานป้องกันในกรณีส่วนใหญ่ว่ากระบวนการของการหายใจทางผิวหนังที่เกิดขึ้น.

อย่างไรก็ตามมีความเป็นไปได้ที่จะทำการแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างเครื่องชั่งหรือพื้นที่ที่ความหนาแน่นของเครื่องชั่งต่ำกว่า.

ในช่วงระยะเวลาของการจำศีลใต้น้ำเต่าบางตัวอาศัยการหายใจทางผิวหนังรอบ ๆ Cloaca เพื่อดำรงชีวิต.

ในทำนองเดียวกันมีงูทะเลหลายสายพันธุ์ที่รับออกซิเจนประมาณ 30% ที่พวกมันต้องการผ่านผิวหนัง สิ่งนี้จะกลายเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อพวกเขาต้องการดำน้ำใต้น้ำ.

สำหรับงูทะเลนั้นมีความเป็นไปได้ที่จะทำกระบวนการนี้โดยการลดความเข้มของเลือดที่ปอดจะชำระปอดและเพิ่มปริมาณเลือดในเส้นเลือดฝอยของผิวหนัง ด้วยเหตุนี้ผิวหนังงูจึงบางครั้งมีสีชมพู (Feder & Burggren, 1985)

เลี้ยงลูกด้วยนม

เป็นที่ทราบกันว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็น endothermic หรือ "เลือดอุ่น" ชนิด โดยทั่วไปมีความต้องการเมแทบอลิซึมสูงกว่าสัตว์มีกระดูกสันหลังคายความร้อนหรือสัตว์ที่เรียกว่า "เลือดเย็น".

ในทำนองเดียวกันผิวหนังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความหนาและไม่สามารถซึมผ่านได้มากกว่าสัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดอื่นซึ่งขัดขวางผิวหนังของอวัยวะที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนก๊าซ.

อย่างไรก็ตามการหายใจของผิวหนังในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นมีอยู่ แต่มันก็เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ตัวอย่างคือค้างคาวซึ่งรับออกซิเจนผ่านเยื่อหุ้มหลอดเลือดที่มี vascularized สูงอยู่บนปีก ค้างคาวสามารถรับออกซิเจนได้ประมาณ 12% ที่ต้องการผ่านปีกของมัน.

มนุษย์เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดหนึ่งซึ่งมีปริมาณออกซิเจนน้อยที่สุดจากอากาศผ่านผิวหนัง มนุษย์สามารถรับออกซิเจนในอากาศโดยเฉลี่ยระหว่าง 1% ถึง 2% ซึ่งไม่สามารถรับรองการดำรงชีวิตของพวกเขา (Ernstene & Volk, 1932).

แมลง

ในแมลงการแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านทางผิวหนังมีแนวโน้มที่จะใจดี แต่มันไม่ได้เป็นตัวแทนของการดูดซึมออกซิเจนหลัก.

แมลงส่วนใหญ่ใช้ออกซิเจนและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านเนื้อเยื่อที่เรียกว่าหนังกำพร้าซึ่งตั้งอยู่ในส่วนนอกสุดของผิวหนังชั้นนอกที่ไม่มีกระดูกสันหลัง.

มีบางตระกูลของแมลงที่ไม่มีระบบทางเดินหายใจที่กำหนดดังนั้นพวกเขาขึ้นอยู่กับการหายใจของผิวหนังเพื่อขนส่ง hemolymph (คล้ายกับเลือดในแมลง) จากพื้นผิวของร่างกายไปยังเนื้อเยื่อภายใน.

แมลงบกส่วนใหญ่ใช้ระบบหลอดลมเพื่อแลกเปลี่ยนก๊าซ อย่างไรก็ตามในแมลงน้ำและ endoparasitic การหายใจทางผิวหนังมีความสำคัญเนื่องจากระบบหลอดลมของพวกเขาไม่สามารถจัดหาออกซิเจนที่จำเป็นได้ด้วยตัวมันเอง (Chapman, 1998).

ปลา

การหายใจทางผิวหนังเกิดขึ้นในปลาทะเลและปลาน้ำจืดหลากหลายสายพันธุ์ สำหรับการหายใจทางน้ำปลาส่วนใหญ่ต้องการใช้เหงือก.

อย่างไรก็ตามการหายใจของผิวหนังแสดงให้เห็นถึงระหว่าง 5% ถึง 40% ของปริมาณออกซิเจนทั้งหมดของน้ำถึงแม้ว่าทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับชนิดและอุณหภูมิของสื่อ.

การหายใจทางผิวหนังมีความสำคัญในสายพันธุ์ที่รับออกซิเจนจากอากาศเช่นปลากระโดดหรือปลาปะการัง ในสปีชีส์เหล่านี้ออกซิเจนที่ถูกดูดซึมผ่านผิวหนังจะแสดงถึง 50% ของการหายใจทั้งหมด.

การอ้างอิง

1. Bosch, D. L. (7 จาก 2 ของ 2016) สิ่งที่คุณต้องการคือชีววิทยา ดึงมาจากวิธีการหายใจโดยไม่ต้องปอดสไตล์ Lissamphibian: allyouneedis ชีววิทยา.wordpress.com.
2. แชปแมน, R. F. (1998) การหายใจของ Cutaneus ใน R. F. Chapman แมลง: โครงสร้างและหน้าที่ (หน้า 452) นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.
3. Ernstene, A. C. , & Volk, M. C. (1932) ผลของความแออัดของหลอดเลือดดำต่ออัตราการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการดูดซับออกซิเจน. วารสารการสอบสวนทางคลินิก, 387-390.
4. เฟเดอเรอร์ม. อี. และ Burggren, W. W. (1985) การแลกเปลี่ยนก๊าซธรรมชาติในสัตว์ปีก: การออกแบบรูปแบบการควบคุมและผลกระทบ ความคิดเห็นทางชีววิทยา, 1-45.
5. Jabde, P. V. (2005) Respriation ใน P. V. Jabde หนังสือเรียนสรีรวิทยาทั่วไป (หน้า 112) ใหม่ Dehli: Discovery Publishing House.
6. Marshall, P. T. (1980) การแลกเปลี่ยนแก๊สและขนส่ง ใน P. T. Marshall สรีรวิทยาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์เลี้ยงกระดูกสันหลังชนิดอื่น (หน้า 88-89) นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.
7. Zahn, N. (24 จาก 8 ของ 2012) เรียกคืนจากการขาย Salameandering สู่ระบบหายใจของผิวหนัง: iheartungulate.com.