Flutningskerfi hryggleysingja
Flutningskerfi er ferli sem lifandi lífverur nota til að flytja nauðsynleg efni — svo sem súrefni, koltvísýring, næringarefni, hormón og efnaskiptaúrgang — frá einum líkamshluta til annars. Hjá hryggleysingjum (dýrum án hryggjarliðs) eru flutningskerfi mjög mismunandi, allt frá mjög einföldum kerfum án sérhæfðra líffæra til flókinna blóðrásarkerfa með hjarta og æðum. Þessi munur er fyrst og fremst undir áhrifum líkamsstærðar, virknistigs, búsvæða og flækjustigs líffæra og vefja.
1. Grunnreglur flutninga hjá hryggleysingjum
Í smáum eða grannum dýrum getur flutningur eingöngu átt sér stað með dreifingu og osmósu. Dreifing er flutningur sameinda úr háum styrk í lágan styrk, en osmósa er flutningur vatns í gegnum hálfgegndræpa himnu. Þar sem frumur eru þétt saman og líkamsyfirborðið er tiltölulega stórt miðað við líkamsrúmmál, geta gas- og leyst efni skipti átt sér stað án þess að þörf sé á blóðrásarkerfi.
Hins vegar, þegar líkamsstærð eykst og vefir þykkna, verður dreifing ein og sér ófullnægjandi. Þess vegna hafa mörg hryggleysingjar blóðrásarkerfi, annað hvort opin eða lokuð, til að flýta fyrir dreifingu efna og losun efnaskiptaúrgangs.
2. Hryggleysingjar án sérstaks blóðrásarkerfis
a. Svampar (Porifera)
Svampar skortir eigin vefi, hvað þá flutningslíffæri. Efnaskipti eiga sér stað með vatnsflæði um líkama þeirra. Vatn fer inn um örsmá svitaholur (ostia), fer inn í innra holrými og fer síðan út um osculum (beinbein). Sérhæfðar frumur eins og kirtilfrumur hjálpa til við að hreyfa vatnið og fanga fæðuagnir. Súrefni dreifist úr vatninu inn í frumurnar, en koltvísýringur og efnaskiptaúrgangur dreifist út.
b. Marglyttur (hýdra, sjávarsjúrur, sjávarsjúrur)
Hringlaga marglyttur hafa meltingarhol sem gegnir tvíþættu hlutverki: sem meltingarstaður og dreifingarstaður næringarefna. Þar sem það hefur aðeins tvö aðalvefjalög (tvíþætt vefjalög) helst dreifingarfjarlægðin stutt. Í marglyttu hjálpa líkamshreyfingar og vökvaflæði innan holrýmisins til við að dreifa næringarefnum jafnar.
c. Flatormar (Platyhelminthes)
Flatormar reiða sig einnig á dreifingu og hafa greinótt meltingar- og æðahol, sem gerir næringarefnum kleift að ná til fleiri svæða líkamans. Þeim skortir sérhæft blóðrásar- eða öndunarkerfi. Flatur líkamsbygging þeirra er mikilvæg aðlögun fyrir skilvirka efnaskipti yfir líkamsyfirborðið.
3. Flutningskerfi líkamsvökva: gervikólóm og kólóm
Hjá sumum hryggleysingjum gegnir vökvi í líkamsholinu hlutverki í flutningi.
a. Þráðormar (þráðormar)
Þráðormar hafa gervikólóm (falskt líkamshol) fyllt með vökva. Þessi vökvi hjálpar til við að dreifa næringarefnum og efnaskiptaúrgangi, þrátt fyrir skort á raunverulegum blóðæðum. Auk flutningshlutverks síns hjálpar gervikólómið einnig til við að viðhalda líkamsþrýstingi (vatnsstöðugrind) fyrir hreyfingu.
b. Annelida (hringormar) – kynning á flóknari kerfum
Annelids hafa raunverulegt seelom og þróaðra líffærakerfi. Í þessum hópi er flutningur ekki aðeins háður seelomvökva heldur einnig skipulagðara blóðrásarkerfi (rætt nánar í kaflanum um lokað kerfi).
4. Opið blóðrásarkerfi
Opið blóðrásarkerfi finnst í mörgum hryggleysingjum, sérstaklega liðdýrum (skordýrum, köngulóm og rækjum) og flestum lindýrum (nema smokkfiskum eins og smokkfiskum og kolkrabba). Í opnu kerfi er vökvi sem kallast blóðsíma ekki alltaf inni í æðum. Hjartað dælir blóðsíma inn í líkamsholið (hemocoel) þar sem það baðar líffærin beint áður en það fer aftur til hjartans um op (ostia).
Helstu einkenni opinna kerfa:
1. Lágur þrýstingur og tiltölulega hæg flæði samanborið við lokuð kerfi.
2. Árangursríkt fyrir dýr með miðlungsmikla virkni, með minni mikla súrefnisþörf.
3. Uppbygging æðanna er ekki eins flókin og lokað kerfi þannig að „líffræðilegi kostnaðurinn“ við myndun þeirra er lægri.
Dæmi um liðdýr:
Þrátt fyrir að skordýr hafi opið kerfi, er súrefnisflutningur ekki fyrst og fremst háður blóðvökva. Skordýr nota barkakerfi, net pípa sem flytja loft beint til vefjanna. Þess vegna flytur blóðvökvinn aðallega næringarefni, hormón og efnaskiptaúrgang, frekar en súrefni.
Í krabbadýrum (t.d. rækjum) gegnir blóðsímfa stærra hlutverki í súrefnisflutningi þar sem þau anda í gegnum tálkn. Öndunarfæralitarefni eins og blóðsýanín (sem inniheldur kopar) finnast oft og gefa blóðsímfunni bláleitan lit þegar hún er súrefnisrík.
Dæmi í lindýrum:
Flest lindýr, eins og sniglar og kræklingar, hafa opið kerfi. Hjartað dælir blóðvökva í stuttar æðar og skútabólgu og síðan aftur til hjartans. Þetta kerfi er nægilegt fyrir tiltölulega hægfara lífshætti, eins og að skríða eða kyrrsetu.
5. Lokað blóðrásarkerfi
Lokuð blóðrásarkerfi finnast í ánamaðkum (t.d. ánamöðkum) og smokkfiskum (smokkfiskum og kolkrabba). Í lokuðu kerfi rennur blóðið alltaf innan æða, sem gerir kleift að dreifa efnum hraðar og nákvæmar.
a. Annelida (ánamaðkar)
Ánamaðkar hafa bakæðar og kviðæðar sem tengjast með hringlaga æð í hvorum hluta. Hjartalíkar byggingar sem kallast ósæðarbogar dæla blóði. Blóð flytur súrefni og koltvísýring, þó að ánamaðkar skorti lungu; loftaskipti eiga sér stað í gegnum raka húð. Kostir lokaðs kerfis í annelid-frumum eru meðal annars geta til að styðja stærri líkama og orkufrekar grafarstarfsemi.
b. Smokkfiskar (smokkfiskar og kolkrabbar)
Smokkfiskar eru hryggleysingjar með fullkomnasta blóðrásarkerfið. Þeir hafa þrjú hjörtu: tvö greinótt hjörtu (nálægt tálknunum) sem dæla blóði til þeirra og eitt kerfishjarta sem dælir blóði um allan líkamann. Smokkfiskar eru mjög virkir, synda hratt og veiða og þurfa því mikið súrefnisframboð. Með lokuðu kerfi undir hærri þrýstingi er súrefnis- og næringarefnaflutningur mjög skilvirkur.
6. Öndunarfæralitarefni og hlutverk þeirra í flutningi
Ekki hafa allir hryggleysingjar öndunarfæralitarefni, en í mörgum hópum eru þessi litarefni mikilvæg til að auka getu blóðsins eða blóðslímfunnar til að binda súrefni.
– Hemóglóbín: algengt í ákveðnum lindýrum og sumum lindýrum; inniheldur járn og verður rautt þegar það er súrefnisríkt.
– Hemósýanín: finnst í miklu magni í liðdýrum og lindýrum; inniheldur kopar og verður blátt þegar það er súrefnisríkt.
– Hemerýtrín (sjaldgæfara): finnst í ákveðnum sjávardýrum, með rauðfjólubláum lit.
Öndunarfæralitarefni gera dýrum kleift að lifa við súrefnissnautt umhverfi, vera virkari eða hafa stærri líkamsstærð.
7. Tengsl við útskilnaðarkerfið
Flutningur er óaðskiljanlegur frá útskilnaði efnaskiptaúrgangs. Margir hryggleysingjar hafa mismunandi útskilnaðarlíffæri:
– Frumþörungaefridía í flatormum,
– Metanephridia í annelids,
– Malpighian-píplar í skordýrum,
– Einföld nýru í lindýrum.
Flutningskerfið hjálpar til við að flytja efnaskiptaúrgang til útskilnaðarlíffæra, en útskilnaðarafurðirnar skiljast að lokum út um líkamsyfirborð eða sérstakar rásir.
8. Kesimpulan
Flutningskerfi hryggleysingja sýna fjölbreytta aðlögunarhæfni. Einföld dýr eins og svampar, cnidarians og flatormar reiða sig á dreifingu og meltingarvegshol vegna smárra eða mjórra líkama sinna. Þráðormar nota gerviglúðra til að aðstoða við dreifingu efna. Flóknari hópar hafa þróað blóðrásarkerfi: opin kerfi liðdýra og flestra lindýra henta dýrum með miðlungs virkni, en lokuð kerfi ringdýra og smokkfiska leyfa hraðari og skilvirkari blóðflæði til að styðja við stóran líkama þeirra og mikla virkni. Þessi fjölbreytileiki sýnir hvernig þróunin hefur mótað flutningskerfi til að henta lífeðlisfræðilegum þörfum og umhverfi hvers hryggleysingja.
