Bestuburių transporto sistema
Transporto sistema yra mechanizmas, kurį gyvi organizmai naudoja svarbioms medžiagoms, tokioms kaip deguonis, anglies dioksidas, maistinės medžiagos, hormonai ir medžiagų apykaitos atliekos, perkelti iš vienos kūno dalies į kitą. Bestuburių (gyvūnų be stuburo) transporto sistemos labai skiriasi – nuo labai paprastų sistemų be specializuotų organų iki sudėtingų kraujotakos sistemų su širdimi ir kraujagyslėmis. Šiems skirtumams pirmiausia įtakos turi kūno dydis, aktyvumo lygis, buveinė ir organų bei audinių sudėtingumas.
1. Pagrindiniai bestuburių gyvūnų pernašos principai
Mažų arba plonų gyvūnų organizme pernaša gali vykti vien tik difuzijos ir osmoso būdu. Difuzija yra molekulių judėjimas iš didelės į mažą koncentraciją, o osmozė yra vandens judėjimas per pusiau laidžią membraną. Kadangi ląstelės yra arti viena kitos, o kūno paviršiaus plotas yra santykinai didelis, palyginti su kūno tūriu, dujų ir ištirpusių medžiagų mainai gali vykti be kraujotakos sistemos.
Tačiau didėjant kūno dydžiui ir storėjant audiniams, vien difuzijos nepakanka. Štai kodėl daugelis bestuburių gyvūnų turi atvirą arba uždarą kraujotakos sistemą, kad paspartėtų medžiagų pasiskirstymas ir medžiagų apykaitos atliekų pašalinimas.
2. Bestuburiai be specialios kraujotakos sistemos
a. Porifera (kempinės)
Kempinės neturi tikrų audinių, jau nekalbant apie organų transportavimą. Medžiagų apykaita vyksta vandeniui tekant per jų kūnus. Vanduo patenka pro mažytes poras (ostijas), patenka į vidinę ertmę ir išeina per oskulumą. Specializuotos ląstelės, tokios kaip choanocitai, padeda perkelti vandenį ir surinkti maisto daleles. Deguonis difunduoja iš vandens į ląsteles, o anglies dioksidas ir medžiagų apykaitos atliekos difunduoja.
b. Cnidaria (medūzos, hidros, jūrinės anemonės)
Knidariniai turi gastrovaskulinę ertmę, kuri atlieka dvejopą funkciją: yra virškinimo vieta ir maistinių medžiagų paskirstymo priemonė. Kadangi ji turi tik du pirminius audinių sluoksnius (diploblastinius), difuzijos atstumas išlieka trumpas. Medūzų kūno judėjimas ir skysčių tekėjimas ertmėje padeda tolygiau paskirstyti maistines medžiagas.
c. Plokščiosios kirmėlės (Platyhelminthes)
Plokščiosios kirmėlės taip pat remiasi difuzija ir turi šakotą skrandžio ir kraujagyslių ertmę, leidžiančią maistinėms medžiagoms pasiekti daugiau kūno vietų. Jos neturi specializuotos kraujotakos ar kvėpavimo sistemos. Jų suplokštėjusi kūno forma yra labai svarbi adaptacija efektyviam medžiagų apykaitai per kūno paviršių.
3. Kūno skysčių pagrindu veikiančios pernašos sistemos: pseudoceloma ir celoma
Kai kuriems bestuburiams gyvūnams skystis kūno ertmėje atlieka transportavimo vaidmenį.
a. Nematodai (apvaliosios kirmėlės)
Nematodai turi pseudocelomą (netikrą kūno ertmę), pripildytą skysčio. Šis skystis padeda cirkuliuoti maistinėms medžiagoms ir medžiagų apykaitos atliekoms, nepaisant to, kad nėra tikrų kraujagyslių. Be transportavimo funkcijos, pseudoceloma taip pat padeda palaikyti kūno slėgį (hidrostatinį skeletą), reikalingą judėjimui.
b. Annelida (apvaliosios kirmėlės) – įvadas į sudėtingesnes sistemas
Anelidai turi tikrą celomą ir labiau išvystytą organų sistemą. Šioje grupėje pernaša priklauso ne tik nuo celomo skysčio, bet ir nuo labiau organizuotos kraujotakos sistemos (apie tai plačiau rašoma uždaros sistemos skyriuje).
4. Atvira kraujotakos sistema
Daugelio bestuburių, ypač nariuotakojų (vabzdžių, vorų ir krevečių) ir daugumos moliuskų (išskyrus galvakojus, tokius kaip kalmarai ir aštuonkojai), kraujotakos sistema yra atvira. Atviroje sistemoje skystis, vadinamas hemolimfa, ne visada yra kraujagyslėse. Širdis pumpuoja hemolimfą į kūno ertmę (hemocelį), kur ji tiesiogiai aplieja organus prieš grįždama į širdį per angas (ostijas).
Pagrindinės atvirų sistemų savybės:
1. Žemas slėgis ir santykinai lėtas srautas, palyginti su uždaromis sistemomis.
2. Efektyvus vidutinio aktyvumo gyvūnams, kuriems deguonies poreikis yra mažesnis.
3. Indų struktūra nėra tokia sudėtinga kaip uždaros sistemos, todėl jų susidarymo „biologinė kaina“ yra mažesnė.
Nariuotakojų pavyzdžiai:
Vabzdžiams, nepaisant atviros sistemos, deguonies pernaša daugiausia nepriklauso nuo hemolimfos. Vabzdžiai naudoja trachėjos sistemą – vamzdelių tinklą, kuris tiesiogiai transportuoja orą į audinius. Todėl hemolimfa daugiausia perneša maistines medžiagas, hormonus ir medžiagų apykaitos atliekas, o ne deguonį.
Vėžiagyviams (pvz., krevetėms) hemolimfa atlieka didesnį vaidmenį deguonies pernešime, nes jie kvėpuoja žiaunomis. Dažnai randami kvėpavimo takų pigmentai, tokie kaip hemocianinas (kuriame yra vario), kurie, esant daug deguonies, suteikia hemolimfai melsvą spalvą.
Pavyzdžiai moliuskuose:
Dauguma moliuskų, tokių kaip sraigės ir kriauklės, turi atvirą sistemą. Širdis pumpuoja hemolimfą į trumpas kraujagysles ir sinusus, o tada atgal į širdį. Šios sistemos pakanka santykinai lėtam gyvenimo būdui, pavyzdžiui, ropojimui ar sėdimam judėjimui.
5. Uždara kraujotakos sistema
Uždara kraujotakos sistema būdinga žieduotiesiems (pvz., sliekams) ir galvakojams moliuskams (kalmarams ir aštuonkojams). Uždaroje sistemoje kraujas visada teka kraujagyslėmis, todėl medžiagos pasiskirsto greičiau ir tiksliau.
a. Annelida (sliekai)
Sliekai turi nugarinę ir pilvo kraujagysles, sujungtas žiediniu indu kiekviename segmente. Širdį primenančios struktūros, vadinamos aortos lankais, pumpuoja kraują. Kraujas perneša deguonį ir anglies dioksidą, nors sliekai neturi plaučių; dujų apykaita vyksta per drėgną odą. Uždaros sistemos privalumai žieduotose lervose yra gebėjimas išlaikyti didesnius kūnus ir energiją reikalaujanti urvų rausimosi veikla.
b. Galvakojai moliuskai (kalmarai ir aštuonkojai)
Galvakojai yra bestuburiai gyvūnai, turintys pažangiausią kraujotakos sistemą. Jie turi tris širdis: dvi šakines širdis (šalia žiaunų), kurios pumpuoja kraują į žiaunas, ir vieną sisteminę širdį, kuri pumpuoja kraują po visą kūną. Galvakojai yra labai aktyvūs, greitai plaukioja ir medžioja, todėl jiems reikia daug deguonies. Uždara sistema, esant didesniam slėgiui, deguonies ir maistinių medžiagų tiekimas yra labai efektyvus.
6. Kvėpavimo takų pigmentai ir jų vaidmuo transporte
Ne visi bestuburiai turi kvėpavimo takų pigmentų, tačiau daugelyje grupių šie pigmentai yra svarbūs didinant kraujo ar hemolimfos gebėjimą surišti deguonį.
– Hemoglobinas: dažnas kai kuriuose žieduotuose vėžiagyviuose ir kai kuriuose moliuskuose; turi geležies ir, prisotintas deguonies, tampa raudonas.
– Hemocianinas: gausiai randamas nariuotakojuose ir moliuskuose; turi vario ir, prisotintas deguonies, atrodo mėlynas.
– Hemeritrinas (rečiau pasitaikantis): randamas tam tikruose jūros bestuburiuose, rausvai violetinės spalvos.
Kvėpavimo takų pigmentai leidžia gyvūnams gyventi esant mažai deguonies, būti aktyvesniems arba turėti didesnį kūno dydį.
7. Ryšys su šalinimo sistema
Transportavimas yra neatsiejamas nuo medžiagų apykaitos atliekų šalinimo. Daugelis bestuburių gyvūnų turi skirtingus šalinimo organus:
– Protonefridijos plokščiosiose kirmėlėse,
– Metanefridijos žieduotose žuvyse,
– Malpigijaus kanalėliai vabzdžiuose,
– Paprastieji moliuskų inkstai.
Transporto sistema padeda pernešti medžiagų apykaitos atliekas į šalinimo organus, o šalinimo produktai galiausiai pašalinami per kūno paviršių arba specialius kanalus.
8. Kesimpulanas
Bestuburių pernašos sistemos pasižymi plačiu prisitaikymo spektru. Paprasti gyvūnai, tokie kaip kempinės, knidarianai ir plokščiosios kirmėlės, dėl savo mažų arba plonų kūnų priklauso nuo difuzijos ir skrandžio bei kraujagyslių ertmių. Nematodai naudoja pseudocelominį skystį medžiagoms paskirstyti. Sudėtingesnės grupės turi išsivysčiusias kraujotakos sistemas: nariuotakojų ir daugumos moliuskų atviros sistemos tinka vidutinio aktyvumo gyvūnams, o žieduotųjų ir galvakojų uždaros sistemos leidžia greitesnę ir efektyvesnę kraujotaką, kad palaikytų didelį kūno dydį ir aukštą aktyvumo lygį. Ši įvairovė rodo, kaip evoliucija suformavo pernašos mechanizmus, kad jie atitiktų kiekvieno bestuburio fiziologinius poreikius ir aplinką.
