układ oddechowy

Układ oddechowy – zespół narządów kręgowców służących do oddychania, czyli wymiany gazów oddechowych (tlenu i dwutlenku węgla) pomiędzy organizmem a środowiskiem zewnętrznym. Układ oddechowy składa się z wyspecjalizowanych narządów oddechowych – skrzeli występujących u kręgowców wodnych oraz płuc i dróg oddechowych (jamy nosowej, gardła, krtani, tchawicy i oskrzeli) występujących u kręgowców lądowych.

Budowa i funkcje układu oddechowego kręgowców

Układ oddechowy jest zespołem narządów występującym u kręgowców służących do oddychania, czyli wymiany gazowej pomiędzy organizmem a środowiskiem zewnętrznym. Układ oddechowy składa się z wyspecjalizowanych narządów oddechowych oraz dróg oddechowych charakterystycznych dla kręgowców lądowych.

Oddychanie, czyli proces wymiany gazów oddechowych (tlenu i dwutlenku węgla) pomiędzy organizmem a otaczającym go środowiskiem, obejmuje oddychanie zewnętrzne (wymianę gazową pomiędzy narządami oddechowymi i otoczeniem), transport gazów oddechowych we krwi za pośrednictwem barwnika oddechowego (hemoglobiny), oddychanie wewnętrzne (wymianę gazową pomiędzy krwią i tkankami organizmu) oraz oddychanie komórkowe (procesy utleniania związków organicznych w tkankach). Oddychanie sterowane jest przez oddechowe ośrodki nerwowe znajdujące się w rdzeniu przedłużonym odpowiedzialne za regulację częstotliwości i głębokości oddechów.

Narządy oddechowe kręgowców stanowią skrzela służące do oddychania tlenem rozpuszczonym w wodzie, występujące u bezżuchwowców, ryb, larw płazów oraz dorosłych osobników niektórych gatunków płazów wodnych, oraz płuca służące do oddychania tlenem atmosferycznym, występujące głównie u form lądowych (płazów, gadów, ptaków i ssaków), a także u niektórych ryb (np. ryb dwudysznych). Funkcję narządu oddechowego może pełnić również wilgotna powierzchnia skóry płazów oraz nabłonek jamy gębowo-gardzielowej niektórych żab i salamander bezpłucnych.

Drogi oddechowe, charakterystyczne dla kręgowców lądowych, pokryte są produkującym śluz nabłonkiem orzęsionym (migawkowym). W ich skład wchodzą górne drogi oddechowe (jama nosowa, gardło) oraz dolne drogi oddechowe (krtań, tchawica, oskrzela). Główną funkcją dróg oddechowych jest doprowadzanie tlenu do narządów oddechowych, a także oczyszczanie, ogrzewanie i nawilżanie wdychanego powietrza. Jama nosowa pokryta nabłonkiem węchowym stanowi główny narząd zmysłu węchu; krtań dolna ptaków oraz krtań pozostałych kręgowców lądowych służą do wydawania dźwięków.

Układ oddechowy kręgowców wodnych

Głównym narządem oddechowym kręgowców wodnych (bezżuchwowców, większości ryb, larw płazów oraz dorosłych osobników płazów wodnych) są skrzela – cienkościenne i silnie unaczynione wyrostki pochodzenia ektodermalnego (skórnego) lub endodermalnego (różnicujące się z nabłonka przewodu pokarmowego). Skrzela zewnętrzne, wystające poza obręb ciała, występują u larw ryb dwudysznych (np. płazaka) i niektórych gatunków płazów ogoniastych (np. aksolotla – neotenicznej formy ambystomy meksykańskiej). Skrzela wewnętrzne, położone wewnątrz ciała, występują u bezżuchwowców, ryb oraz larw płazów bezogonowych.

Skrzela bezżuchwowców leżą w workach skrzelowych o silnie unaczynionej powierzchni wewnętrznej. Uchodzą one na zewnątrz otworami leżącymi po bokach ciała (minogi) bądź jedno wspólne ujście z każdej strony ciała (śluzice). Skrzela ryb osadzone są na łukach skrzelowych rozdzielonych szparami skrzelowymi, które u ryb chrzęstnoszkieletowych zakończone są otworami po bokach ciała, u ryb kostnoszkieletowych natomiast uchodzą do komory skrzelowej przykrytej wieczkiem skrzelowym. Ryby żyjące w wodzie o niskiej zawartości tlenu posiadają dodatkowe narządy oddechowe umożliwiające oddychanie powietrzem atmosferycznym (np. labirynt, pęcherz pławny, narząd nadskrzelowy, unaczynione odcinki jelita).

Układ oddechowy kręgowców lądowych

Głównym narządem oddechowym kręgowców lądowych są parzyste płuca, powstałe w toku ewolucji z pęcherza pławnego. Płuca maja postać cienkościennych worków, zbudowanych z trzech warstw – zewnętrznej (opłucna płucna), środkowej (tkanka łączna z siecią naczyń włosowatych) i wewnętrznej (nabłonek oddechowy złożony z pneumocytów).

Wewnętrzna powierzchnia płuc kręgowców może być gładka (niektóre gatunki płazów ogoniastych, np. traszki), pofałdowana lub zawierająca liczne przegrody wewnętrzne (ryby, płazy, większość gadów); może także posiadać strukturę gąbczastą (żółwie, krokodyle), tubularną (ptaki) lub pęcherzykową (ssaki). Niektóre kręgowce (np. salamandry bezpłucne) nie posiadają płuc; węże przeważnie posiadają tylko jedno, prawe płuco.

Drogi oddechowe kręgowców lądowych składają się z jamy nosowej, gardzieli, krtani, tchawicy i oskrzeli. Powietrze dostające się przez nozdrza zewnętrzne do jamy nosowej kierowane jest przez nozdrza wewnętrzne do jamy gębowej (płazy) bądź bezpośrednio do gardzieli (pozostałe kręgowce). Kolejnym odcinkiem dróg oddechowych jest krtań, która przechodzi w tchawicę, przechodzącą w dwa przewody płucne dostarczające powietrze bezpośrednio do płuc (u płazów) bądź rozdzielającą się na dwa oskrzela dochodzące do płuc (u gadów, ptaków i ssaków). Oskrzela ssaków w obrębie płuc dzielą się na coraz mniejsze oskrzela i oskrzeliki, których najdrobniejsze odgałęzienia (tzw. oskrzeliki końcowe) łączą się z pęcherzykami płucnymi.

Wentylacja płuc u kręgowców lądowych wspomagana jest przez rytmiczne skurcze dna jamy gębowo-gardzielowej (u płazów), obecność odchodzących od płuc cienkościennych worków powietrznych (u ptaków) oraz ruchy klatki piersiowej zachodzące dzięki skurczom mięśni międzyżebrowych (u gadów, ptaków i ssaków) i przepony (u krokodyli i ssaków).