У некоторых животных нет специальных органов дыхания — лёгких, жабр, трахей или дыхательных трубок. Это не означает, что им не нужен кислород. Их клетки тоже используют кислород для получения энергии и выделяют углекислый газ. Просто газообмен у таких организмов происходит непосредственно через поверхность тела.
Такой способ дыхания возможен благодаря небольшим размерам, простой организации тела и особенностям среды обитания. Кислород растворяется в воде или содержится в воздухе у поверхности тела, а затем проникает внутрь организма посредством диффузии.
Как происходит дыхание без специальных органов
Основой такого газообмена является диффузия. Это самопроизвольное перемещение частиц из области, где их концентрация выше, в область с более низкой концентрацией.
Когда в окружающей среде кислорода больше, чем внутри тела животного, он проходит через покровы внутрь. Углекислый газ, наоборот, перемещается из организма наружу, поскольку его концентрация внутри выше.
Чтобы такой процесс был эффективным, тело животного должно соответствовать нескольким условиям:
- иметь небольшие размеры или тонкое тело;
- обладать влажной поверхностью;
- содержать клетки, расположенные близко к внешней среде;
- не вести слишком активный образ жизни;
- обитать в воде или во влажной среде.
Если организм крупный или активно двигается, одной диффузии обычно недостаточно. В этом случае животному требуются специальные органы дыхания и системы, которые доставляют кислород к удалённым клеткам.
Почему маленьким животным не нужны лёгкие или жабры
У небольших и относительно простых организмов расстояние от поверхности тела до внутренних клеток очень маленькое. Кислород успевает проникнуть внутрь без помощи сложной дыхательной системы.
Например, тело плоского червя сильно уплощено. Благодаря этому почти все его клетки находятся недалеко от поверхности. Кислород легко проходит через покровы, а углекислый газ выходит наружу.
У более крупных животных клетки расположены глубже, поэтому прямой диффузии недостаточно. Им нужны органы дыхания, кровеносная система или другие механизмы доставки кислорода.
Какие животные дышат всей поверхностью тела
Губки
Губки относятся к наиболее простым многоклеточным животным. У них нет лёгких, жабр и других специализированных органов дыхания. Вода проходит через многочисленные отверстия в теле, а клетки получают из неё кислород.
Одновременно с водой из организма удаляется углекислый газ. Движение воды обеспечивает не дыхательная система, а особые клетки, создающие ток жидкости.
Кишечнополостные
Медузы, гидры и коралловые полипы также не имеют отдельных органов дыхания. Их тело относительно тонкое, а клетки могут получать кислород из окружающей воды напрямую.
Газообмен происходит через наружную поверхность тела и внутреннюю полость. У кишечнополостных нет сложной системы кровообращения, которая переносила бы кислород к органам, поэтому строение тела приспособлено к прямому обмену веществ с водой.
Плоские черви
У большинства плоских червей отсутствуют специальные органы дыхания. Их тело уплощено, что увеличивает площадь поверхности по отношению к объёму и сокращает расстояние, которое кислород должен пройти до клеток.
Свободноживущие плоские черви, например планарии, получают кислород через кожный покров. Паразитические виды могут обитать в среде с низким содержанием кислорода и частично получать энергию без его участия.
Круглые черви
У многих круглых червей нет лёгких или жабр. Газообмен происходит через покровы тела. Кислород затем распространяется к клеткам внутренней среды.
Некоторые представители этой группы живут в почве, воде или внутри других организмов. Их небольшие размеры позволяют обходиться без сложной дыхательной системы.
Дождевые черви
У дождевых червей нет лёгких. Они дышат через влажную кожу, пронизанную сетью мелких кровеносных сосудов.
Кислород растворяется в плёнке влаги на поверхности тела, проходит через кожу и попадает в кровь. Затем кровь переносит его к тканям. Углекислый газ движется в обратном направлении.
Именно поэтому дождевые черви не могут долго находиться на сухой поверхности. Если кожа пересыхает, газообмен нарушается, и животное может погибнуть от недостатка кислорода.
Почему кожа должна оставаться влажной
Газы плохо проходят через сухую поверхность тела, но могут растворяться в тонком слое воды. Поэтому животные, которые дышат кожей, обычно живут в воде, почве или влажных местах.
Для дождевого червя влага на коже выполняет ту же роль, что и воздух в дыхательных путях человека: через неё кислород становится доступным для проникновения в организм.
У некоторых животных кожа постоянно покрыта слизью. Слизистый слой помогает сохранять влагу и поддерживать газообмен. Если животное теряет слишком много жидкости, дыхание через поверхность тела становится невозможным.
Почему крупным животным нужны органы дыхания
По мере увеличения размеров тела растёт расстояние между поверхностью и внутренними клетками. Диффузия не может быстро доставлять достаточное количество кислорода на большую глубину.
Кроме того, крупные и подвижные животные расходуют больше энергии. Для работы мышц им требуется больше кислорода, чем малоподвижным организмам. Поэтому у них появились специальные органы:
- лёгкие у млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и многих земноводных;
- жабры у рыб, ракообразных и моллюсков;
- трахеи у насекомых;
- кожное дыхание в сочетании с лёгочным у некоторых земноводных.
Эти органы увеличивают площадь газообмена и позволяют быстрее получать кислород из окружающей среды.
Есть ли животные, которым вообще не нужен кислород
Большинству животных кислород необходим для нормального получения энергии. Однако некоторые паразитические организмы способны жить в условиях, где кислорода мало. Они используют анаэробный обмен — получение энергии без участия кислорода.
Полностью обходиться без кислорода животным удаётся редко. Даже если организм способен временно использовать бескислородные процессы, такой способ обычно менее эффективен и подходит для жизни в особых условиях.
Отсутствие органов дыхания — результат приспособления
Специальные органы дыхания нужны не всем животным. У небольших, тонких или малоподвижных организмов газообмен через поверхность тела может полностью покрывать потребность клеток в кислороде.
Такой способ дыхания экономит ресурсы организма и соответствует его образу жизни. Однако он ограничивает размеры и активность животного: чем крупнее тело и выше потребность в энергии, тем сложнее обеспечить клетки кислородом только за счёт диффузии.
