Fagstoff

Gassutveksling i luft

Publisert: 19.03.2013, Oppdatert: 05.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut
Frostrøyk

Landlevende dyr har lett tilgang på oksygen. Det har derfor vært mulig å utvikle en høy stoffskiftehastighet. Pattedyr og fugler produserer så mye varme at de kan opprettholde en stabil kroppstemperatur. Dette gjør at de kan være aktive selv ved lave temperaturer i omgivelsene.

Mange landlevende dyr lever i tørre områder og må spare på vannet. For å redusere vanntapet har de derfor utviklet respirasjonsorganer som ligger beskyttet inne i kroppshulen.

Tegnet snitt av et insekt med luftkanaler.Insekt har et nettverk av trakeer og trakeoler som frakter gasser til og fra cellene.  

 

 Mikroskopbilde av trakeer hos et insekt.Trakeer – mikroskopbilde.

 

 

 

Gjennomlyst larve. Bildet viser nettverket av trakeer og trekeoler.Mikroskopbildet av larven viser et gult nettverk av trakeer og trakeoler.   

 

 

 

Tegning av en urfisk med lunger på vei opp fra vannet.Overgangen fra et liv i vann til et liv på land var et sentralt trinn i utviklingen av virveldyrene. Utviklingen av lunger var en viktig forutsetning for at dette skulle skje.   

 

 

 

Tre lunger med ulik grad av forgreininger.Fra amfibier til krypdyr og til pattedyr øker den indre overflaten i lungene. Hos pattedyr forgreines bronkiene i stadig tynnere rør. Disse ender til slutt i små blæreformede utposninger, alveoler, som har en fasong som kan minne om drueklaser. Hver av alveolene står i kontakt med et blodkar.    

 

 

 

Fugl med påtgnet lunger og luftsekker.Luftsekker og lunger hos fugler. 

 

Insektenes trakésystem

Mange insekter er svært aktive og har et høyt oksygenforbruk. For flygende insekter kan oksygenforbruket øke med 10 til 200 ganger når de går fra hvile til aktivitet. Insektene har et åpent sirkulasjonssystem som ikke er egnet for rask transport av oksygen til cellene.

Tverrsnitt av insekt og skjematisk tegning av trakeer.Trakeer som respirasjonsorgan.Dette problemet er løst ved at insektene har et nettverk av tynne luftrør, trakeer, som leder oksygen direkte til cellene og karbondioksid i motsatt retning. Transporten av respirasjonsgasser hos insekter er derfor uavhengig av sirkulasjonssystemet.

Mikroskopbilde av spirakel hos en flue.Mikroskopbilde av spirakel hos en fruktflue. Spiraklene kan åpnes og lukkes for å regulere gassutvekslingen.Trakésystemet har forgreininger til hver enkelt celle i kroppen. Selve gassutvekslingen skjer i de tynneste forgreiningene som kalles trakeoler. Trakeolene er væskefylte og står i direkte kontakt med cellene. Trakésystemet danner kontakt med lufta rundt insektene via små åpninger i huden deres som kalles spirakler.

Insektlarve i vann.Hos enkelte vannlevende insekter, som hos larvene til vannymfer og døgnfluer, forgreines trakésystemet ut til vedheng på bakkroppen som fungerer som gjeller. For små insekter er diffusjon av oksygen i trakéssystemet tilstrekkelig for å dekke cellenes oksygenbehov.

Hos mange større insekter dannes det utposninger fra trakésystemet som kalles luftsekker. Rytmiske bevegelser i disse luftsekkene bidrar til en raskere transport av luft i trakésystemet, og dermed en raskere gassutveksling.

Lungene hos virveldyr

I vann er gjeller et svært effektivt organ for gassutveksling, men gjeller er ikke egnet til gassutveksling i luft, hvor de vil klappe sammen på grunn av manglende oppdrift.

Skjematisk tegning av lunger og tverrsnitt av rev.Lunger som respirasjonsorgan.Både amfibier, krypdyr, pattedyr og fugler har utviklet lunger. Lungene har en svært rik blodtilførsel, og sirkulasjonssystemet sørger for transport av oksygen fra lungene til cellene i kroppen. Hos amfibier, krypdyr og pattedyr skjer det en toveis transport av luft inn og ut av lungene. Fugler skiller seg fra de andre virveldyrene ved at frisk luft strømmer gjennom lungene både under innånding og utånding.

Fra liten til stor indre overflate

Amfibier har små og enkle lunger med en relativt liten indre overflate. Dette kan forklares ved at amfibier har en betydelig gassutveksling over huden som er tynn og fuktig. Hos de andre gruppene av landlevende virveldyr er huden tykkere og ikke egnet for gassutveksling. Sammenlignet med amfibier har lungene hos krypdyr et større overflateareal for gassutveksling. Overflatearealet økes ved at den indre lungeoverflaten danner tallrike innbuktninger.

Tegning av alveole og celle med gassutveksling til kapillærer.Gassutveksling i lunger og vev.  

I pattedyrlungene skjer all gassutveksling i alveolene. Alveolene dekker det meste av det indre lungevolumet og gir et stort samlet overflateareal for gassutveksling. Hos voksne mennesker kan det totale overflatearealet for gassutveksling i lungene være opp mot 100 m2, som er om lag 50 ganger mer enn den totale hudoverflaten.

Fugler har lunger og luftsekker

Måke med bredt vingespenn i flukt over vannet.Gråmåke.Fugler har svært effektive lunger som skiller seg sterkt fra dem vi finner hos pattedyr. Dette er nødvendig siden flyging krever et stort oksygenforbruk. Lungene består av små rør, parabronkier, som tillater at luft transporteres i én retning. Dermed kan frisk luft strømme kontinuerlig gjennom lungene både under innånding og utånding. Måten luft og blod møtes på, gir en lignende effekt som ved motstrømsprinsippet hos fisk. Dette gir en mer effektiv overføring av oksygen fra luft til blod. Les mer

 

Lungene står i kontakt med en rekke tynnveggede luftsekker som fyller rommet mellom de indre organene. Disse er organisert i de bakre og de fremre luftsekkene. Det skjer ingen gassutveksling i luftsekkene, men de fungerer som blåsebelger for transport av luft gjennom lungene.

  1. Tre trinn av gassutveksling ved hjelp av luftsekker og lunger hos fugl.Gassutveksling hos fugler.Under innånding strømmer luft inn i de bakre luftsekkene.

  2. Under den påfølgende utåndingen presses lufta fra de bakre luftsekkene inn i lungene.

  3. Ved neste innånding strømmer lufta fra lungene inn i de fremre luftsekkene samtidig som de bakre luftsekkene fylles med ny frisk luft.

  4. Ved neste utånding strømmer luft fra de fremre luftsekkene ut til luftrørene og avgis til omgivelsene.
Dette gir en enveis transport av luft gjennom lungene. Det kreves imidlertid to innåndinger og to utåndinger for å transportere en gitt luftmengde gjennom fuglenes respirasjonssystem. Skjul

 

Oppgaver

Aktuelt stoff for

Relatert innhold

Fagstoff

Aktuelt stoff

Generelt