Dýchanie živočíchov

Dýchanie (respirácia) je súhrn zložitých fyziologických dejov potrebných na ustavičné prijímanie kyslíka z vonkajšieho prostredia a odovzdávanie oxidu uhličitého a vodných pár z organizmu do okolia. Dýchanie je teda výmena plynov medzi organizmom a vonkajším prostredím. Obklopujúcim prostredím, z ktorého môžu organizmy prijímať kyslík, je vzduch a voda.
Dýchanie povrchom tela
U jednobunkovcov a najnižšie postavených mnohobunkovcov (pŕhlivce, ploskavce, niektoré larvy hmyzu) dochádza k výmene dýchacích plynov difúziou cez povrch tela, teda špecializované dýchacie orgány nemajú vytvorené. Dýchanie povrchom tela je dôležité aj u stavovcov, najmä u nižších ( u rýb, obojživelníkov ). Mnohé druhy rýb dýchajú v prvých dňoch života len povrchom tela. Rybie mláďatá si zabezpečujú prívod kyslíka vysokou pohybovou aktivitou. Niektoré druhy rýb si povrchovým dýchaním môžu kryť spotrebu kyslíka až 17-80 %. Dýchanie povrchom tela má veľký význam najmä u obojživelníkov, u ktorých kryje spotrebu v priemere 80 %. Obojživelníky síce prežívajú bez pľúc, ale zahynú, ak im zlyhá povrchové dýchanie ( napr. ponorením živočíchov do oleja ). Ak sa má spotreba kyslíka zvýšiť, obojživelníky si utvárajú na povrchu tela osobitné záhyby alebo výrastky. Dýchanie povrchom tela obojživelníkov môže na vzduchu prebiehať iba kožou navlhčenou osobitným sekrétom.
Dýchanie vzdušnicami
Pre vývojovo dokonalejšie živočíchy s väčšími rozmermi tela je príjem kyslíka difúziou neefektívny, preto sa im vytvorili špeciálne dýchacie orgány a sústavy orgánov. Dýchacie orgány zásobujú živočíchy kyslíkom priamo alebo nepriamo prostredníctvom dýchacích farbív obsiahnutých v telových tekutinách. Ako určitá modifikácia dýchania difúziou cez povrch tela sa vyvinulo tracheálne dýchanie. Vzdušný kyslík je privádzaný vzdušnicami (trachey) priamo k jednotlivým tkanivám. Trachey vznikajú preliačením ektodermu dovnútra tela, čím sa vytvorí systém tenkých kanálikov, ktoré ústia na povrch tela uzatvárateľnými otvormi (stigmy). Trachey sú typickým dýchacím ústrojom vzdušnicovcov. Niektoré vodné druhy hmyzu využívajú aj atmosferický kyslík. Okolo svojho tela si hmyz hromadí zásoby vzduchu, z ktorého odčerpáva tracheami kyslík pod vodou. Zásoby vzduchu si hmyz obnovuje podľa toho, koľko z nich odčerpal kyslíka. Istý druh vodného pavúka si tká osobitný pavúčinový zvon, z ktorého čerpá kyslík na dýchanie.
U lariev vodného hmyzu sa stretávame s modifikáciou tohoto ústrojenstva na rozvetvené tracheálne žiabre. Trachey a tracheálne žiabre predstavujú dýchacie orgány, ktoré priamo privádzajú kyslík k cieľovým tkanivám. Nepriamo sa deje zásobovanie kyslíkom žiabrami, pľúcnymi vačkami alebo pľúcami.


Dýchanie žiabrami
Žiabrami dýchajú mnohé vodné bezstavovce, väčšina rýb a žubrienky obojživelníkov. Žiabre sú ektodermálneho pôvodu a vznikajú vyliačením pokožky. Majú rôzny tvar a podobu, ich povrch sa zväčšuje zriasením (kríčkovitým rozvetvením alebo majú lamely). Cez tieto tenké vrstvy prebieha vo vodnom prostredí výmena plynov. Typické žiabre uložené v žiabrovej dutine majú ryby. Na žiabrových oblúkoch rýb je množstvo zriasených, bohato prekrvených lupienkov, ktorými preteká voda vždy rovnakým smerom, proti prúdu krvi vo vlásočniciach žiaber. Do nich prúdi odkysličená krv priamo zo srdca.
Okysličená krv sa zo žiaber dostáva do celého organizmu, kyslík prenáša hemoglobín červených krviniek. Oxid uhličitý sa dostáva difúziou z krvi cez žiabre do vody. Ryby využijú až 90% kyslíka z vody. Podnetom na zvýšenie frekvencie dýchacích pohybov rýb je predovšetkým pokles obsahu kyslíka vo vode. Niektoré ryby majú schopnosť využívať aj kyslík zo vzduchu, ktorý prehltávajú. Kyslík sa potom vstrebáva cez bohato prekrvenú sliznicu čreva tráviacej rúry.
Niektorým živočíchom žiabre vyčnievajú do okolitej vody (mnohoštetinavce, žubrienky obojživelníkov), nazývajú sa preto vonkajšie žiabre. Väčšine živočíchov však nepresahujú obrysy tela a sú chránené pred mechanickým poškodením pokryvom tela (mäkkýše, kôrovce).
Dýchanie pľúcami
Dýchanie pľúcami je najrozšírenejší spôsob dýchania stavovcov žijúcich na suchu. Pľúca sú párový vakovitý orgán uložený v hrudníkovej dutine a ic funkciou je zabezpečiť nasýtenie krvi kyslíkom zo vzduchu. Dýchajú nimi aj najvyššie vyvinuté vodné stavovce (delfíny, veľryby). Rybám sa vyvinul aj plávací (vzdušný, plynový) mechúr. Niektorým druhom rýb zabezpečuje všetku výmenu plynov počas ich pretrvávania v nepriaznivých životných podmienkach ( napr. V stuhnutom bahne ). Vzdušný mechúr väčšiny rýb druhotne prevzal úlohu hydrostatického zariadenia a iba čiastočne dopĺňa dýchanie žiabrami.
Pľúca obojživelníkov sú vakovité, vnútri hladké (mloky) alebo zriasené (žaby). Mechanizmus dýchania je spojený s prehltávaním vzduchu (keďže nemajú vyvinuté rebrá, hrudný kôš ani bránicu). Vdýchnutý vzduch nozdrami prechádza do úst. Po ich uzavretí sa prehltáva cez priedušnicu a priedušky do pľúcnych vakov. Pre výmenu plynov teda okrem kože má veľký význam aj vnútorný povrch ústnej dutiny a hrtan. Kyslík sa do tkanív prenáša hemoglobínom červených krviniek.
Plazy majú pľúca vakovité, vyplnené hubovitým tkanivom s početnými priehradkami a mechúrikmi. Hady majú ľavú polovicu pľúc zakrpatenú.
Vrchol vývoja dosahujú pľúca vtákov a cicavcov, ktorým zabezpečujú vysokú spotrebu kyslíka udržiavaním stálej teploty tela a intenzívnymi metabolickými dejmi.

Vtáky majú najefektívnejšiu dýchaciu sústavu spomedzi všetkých stavovcov. Súvisí to s ich intenzívnym metabolizmom. Vzdušné vaky im pomáhajú aj počas letu udržiavať polohu tela, nadľahčovať a ochladzovať ho.
Pľúca vtákov majú niekoľko špecifických znakov súvisiacich s lietaním. Sú pomerne malé, trubicovité, prirastené k rebrám. Ich objem sa pri dýchaní nemení (rebrá sú kĺbom spojené s chrbticou a veľkou hrudnou kosťou, takže ich spojenie je pohyblivé). Pľúca nemajú pľúcne mechúriky, ale na prevod kyslíka z vdýchnutého vzduchu slúžia vzdušné kapiláry, ktoré tvoria bohato členenú vlásočnicovú sieť.
Vtáky majú s pľúcami spojené vzdušné vaky. Pri vdychu časť vzduchu putuje do pľúc a zvyšok napĺňa vaky, ktoré zasahujú až do kostí. Pri výdychu sa vzduch dostáva zo zadných vakov cez pľúca do predných vakov, opäť prechádza vzdušnými kapilárami a je vydýchnutý. Vlastná výmena plynov prebieha len vo vzdušných kapilárach, stena vakov je len minimálne prekrvená a pre vlastnú výmenu plynov nemá význam. Vzdušné vaky však umožňujú vtákom získať čo najviac kyslíka pri každom nádychu.
Pľúca cicavcov sú párový orgán uložený v hrudnej dutine. Sú relatívne objemnejšie a vzduchové cesty sa v nich rozvetvujú slepo do pľúcnych mechúrikov (alveol). Pľúcna alveola je základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou pre výmenu plynov medzi organizmom a prostredím. Je prestúpená množstvom krvných kapilár na vychytávanie kyslíka z vdýchnutého vzduchu. Alveoly niekoľkonásobne zväčšujú povch pľúc, čo je efektívne prispôsobenie na výmenu plynov. U človeka dosahuje povrch respiračnej plochy cca 70 m2.