Refleksjonsoppgåver om gassutveksling

1. Flatormar lever i vatn. Dei manglar både gassutvekslings- og sirkulasjonssystem. Figur 1 ovanfor viser ein type flatorm. Bruk informasjonen i figuren, og peik på to eigenskapar som gjer at flatormen får dekt cellene sitt behov for gassutveksling.

2. Vassfrosken (Telmatobeus culeus) er ein amfibieart som lever i Titicacasjøen i Sør-Amerika. Frosken lever berre under vatn. Han har ein uvanleg utsjånad med store hudfoldar, som vist i figur 2. Gi ei forklaring på kvifor vassfrosken har utvikla uvanleg store hudfoldar samanlikna med andre froskar.

1. Amøbegjellesjukdom (AGS) kjem av ein parasitt som lever på gjellene til laksefisk. Sjukdommen gjer mellom anna at gjelleepitelet blir tjukkare, og at lamellane ofte klistrar seg saman. Fisk som blir ramma av AGS, har merkbart lågare symjeaktivitet enn fisk utan AGS. Forklar kvifor.

2. Makrell er ein aktiv fisk med høg symjehastigheit. Raudspette er ei flyndre som beveger seg roleg rundt på havbotnen det meste av livet. Det er forskjell på gjellene til makrell og raudspette. Forklar kva forskjellen består i.

3. Når blodet går gjennom gjelleblada til ein fisk, skjer det gassutveksling mellom blod og vatn. Kva for eit av alternativa i figur 3 viser best korleis oksygenkonsentrasjonen i blod og vatn endrar seg langs gjellebladet? Forklar korleis du tenkjer.
   

1. Samanlikn hovudtrekk ved gassutvekslinga til amfibium, pattedyr og fuglar, og set forskjellane i samanheng med levesettet og miljøet til dyra.

2. Beskriv dei viktigaste forskjellane mellom vatn og luft med omsyn til gassutveksling. Korleis har forskjellane påverka utforminga av gassutvekslingsorgana til vass- og landslevande dyr?

1. Figur 4 viser korleis gasskonsentrasjonane i trakéane til eit insekt endrar seg. Beskriv og forklar kva som skjer med gasskonsentrasjonane i trakéane når spirakla er lukka.

2. Bruk informasjonen i figur 4 til å forklare kva som stimulerer spirakla til å opne seg. Kva er grunnen til at insektet periodevis lukkar spirakla?

1. Ifølgje enkelte er trakésystemet årsaka til at det ikkje finst større insekt på jorda. Det finst likevel fossil av insekt som er mykje større enn dagens insekt. Desse "gigantinsekta" utvikla seg i ei tid då atmosfæren hadde ein høgare oksygenkonsentrasjon enn i dag. Forklar korleis trakésystemet og oksygenkonsentrasjonen i atmosfæren saman avgrensar storleiken på insekt.

2. Samanlikn gassutvekslinga til insekt og plantar.

3. Dei minste trakéane, trakeolane, er fylte med vatn. Når insektet er aktivt, blir dette vatnet trekt inn i muskelvevet. Dette aukar gassutvekslinga mellom trakeolen og muskelcellene. Prøv å forklare korleis.

4. Nokre insekt har luftsekkar i tilknyting til trakéane (sjå figur 5). Muskelbevegelsar gjer at luftsekkane vekselvis minkar og aukar i volum, og dette bidreg til å skifte ut lufta i trakéane. Det er først og fremst store og aktive insekt som skifter ut lufta på denne måten. Kvifor har små insekt vanlegvis ikkje luftsekkar?

Figur 6 viser korleis ein frosk pustar inn. Trykkforskjellar speler ei viktig rolle, akkurat som når vi pattedyr pustar. Studer figuren, og samanlikn måten frosk pustar på, med måten vi pustar på.

I denne oppgåva skal du samanlikne ulike dyr med omsyn til kor effektiv gassutveksling dei har. Fila nedanfor inneheld informasjon om kroppsvekt og gassutvekslingsoverflater hos ei rekkje artar.

1. Når forskarar skal samanlikne gassutvekslinga til ulike dyr, samanliknar dei gassutvekslingsareal per gram kroppsvekt. Kvifor?

2. Rekn ut gassutvekslingsareal per gram kroppsvekt for alle artane. Kven har størst gassutvekslingsoverflate i forhold til kroppsvekta, store eller små dyr? Kva fortel dette oss om oksygenforbruket til små og store dyr?

3. Kva grupper av organismar har minst gassutvekslingsoverflate i forhold til kroppsvekta? Kva for nokre har størst? Gi ei forklaring på forskjellane.

4. Samanlikn Mus musculus med Pipistrellus pipistrellus. Kva for ein av dei to artane meiner du har den mest effektive gassutvekslinga? Finn ut meir om dei to artane. Gir forskjellane meining i lys av det du fann ut?

5. Tjukkleiken på barrieren mellom luft/vatn og blod varierer mellom gruppene. På kva måte? Kva betydning har desse forskjellane?

6. No skal du framstille grafisk korleis gassutvekslingsoverflata varierer med kroppsvekta. Når du arbeider med data som dette, der det er stor spreiing i talverdiane, er det lurt å bruke ein logaritmisk skala på aksen.

• Rekn ut logaritmen av kroppsmassen og logaritmen av overflata for alle artane.

• Framstill dataa med logaritmen av kroppsmassen langs x-aksen og logaritmen av overflata langs y-aksen.

• Bruk lineær regresjon til å lage ein modell for korleis gassutvekslingsoverflata avheng av kroppsmassen. Lag éin modell for pattedyr og fuglar, og éin modell for krypdyr, amfibium og fisk.

• Kva fortel stigningstalet til regresjonslinja?

• Nyare funn tyder på at dinosaurane hadde lunger som likna på lungene til dagens fuglar. Tyrannosaurus rex vog om lag 5 tonn. Om du legg dette til grunn, kor stor gassutvekslingsoverflate vil du anslå at T. rex hadde?
  

Hyperventilering inneber svært kraftig pusting. Det fører til at CO₂-konsentrasjonen i blodet minkar utan at O₂-konsentrasjonen aukar tilsvarande. Fridykking inneber å dykke utan ekstra oksygen. Enkelte fridykkarar hyperventilerer før dei dykkar, noko det blir åtvara mot å gjere. Ta utgangspunkt i figur 9, og forklar kvifor det kan vere farleg å hyperventilere før eit dykk.

Figur 10 viser korleis volumet av luft i lungene endrar seg hos ein person i kvile.

1. Beskriv kva som skjer med pustemuskulaturen mellom tidspunkt A og B.

2. Kor mykje luft pustar personen inn i løpet av eitt minutt?

3. Tenk deg at personen begynner å springe etter 60 sekund. Korleis vil grafen då endre seg?

Figur 11 viser to grafar, A og B, som endrar seg gjennom to fasar, fase 1 og fase 2. Den eine grafen viser volumet av luft i lungene, og den andre viser lufttrykket i alveolane. Den eine fasen er innanding, og den andre er utanding. Forklar kva grafar og kva fasar som viser kva.

Innanding av kolstøvpartiklar kan føre til utvikling av såkalla gruvelunger. Dette inneber ofte følgjande:

• Veggane i alveolane blir tjukkare og stivare på grunn av arrdanning.

• Oksygeninnhaldet i blodet blir lågare enn normalt.

• Ein pustar raskare enn ein gjorde før.

• Ein opplever kvardagslege aktivitetar som anstrengjande.

Forklar samanhengane mellom punkta ovanfor.

Kilde til dataa i oppgåve 7

Gillooly, J. F., Gomez, J. P., Mavrodiev, E. V., Rong, Y. & McLamore, E. S. (2016). Body mass scaling of passive oxygen diffusion in endotherms and ectotherms. PNAS, 113, 5340–5345.