Transporta sistēma bezmugurkaulniekos
Transporta sistēma ir mehānisms, ko dzīvie organismi izmanto, lai pārvietotu svarīgas vielas, piemēram, skābekli, oglekļa dioksīdu, barības vielas, hormonus un vielmaiņas atkritumus, no vienas ķermeņa daļas uz otru. Bezmugurkaulniekiem (dzīvniekiem bez mugurkaula) transporta sistēmas ir ļoti dažādas, sākot no ļoti vienkāršām sistēmām bez specializētiem orgāniem līdz sarežģītām asinsrites sistēmām ar sirdi un asinsvadiem. Šīs atšķirības galvenokārt ietekmē ķermeņa lielums, aktivitātes līmenis, dzīvotne un orgānu un audu sarežģītība.
1. Bezmugurkaulnieku transportēšanas pamatprincipi
Maziem vai tieviem dzīvniekiem transports var notikt tikai ar difūzijas un osmozes palīdzību. Difūzija ir molekulu pārvietošanās no augstas uz zemu koncentrāciju, savukārt osmoze ir ūdens pārvietošanās caur puscaurlaidīgu membrānu. Tā kā šūnas atrodas tuvu viena otrai un ķermeņa virsmas laukums ir salīdzinoši liels salīdzinājumā ar ķermeņa tilpumu, gāzu un šķīdinātāju apmaiņa var notikt bez asinsrites sistēmas nepieciešamības.
Tomēr, palielinoties ķermeņa izmēram un audiem kļūstot biezākiem, ar difūziju vien nepietiek. Tāpēc daudziem bezmugurkaulniekiem ir asinsrites sistēmas, atvērtas vai slēgtas, lai paātrinātu vielu izplatīšanos un vielmaiņas atkritumu izvadīšanu.
2. Bezmugurkaulnieki bez īpašas asinsrites sistēmas
a. Porifera (sūkļi)
Sūkļiem trūkst īstu audu, nemaz nerunājot par orgānu transportēšanu. Vielu apmaiņa notiek, ūdenim plūstot caur to ķermeni. Ūdens iekļūst caur sīkām porām (ostijām), nonāk iekšējā dobumā un pēc tam izplūst caur oskulu. Specializētas šūnas, piemēram, hoanocīti, palīdz pārvietot ūdeni un uztvert pārtikas daļiņas. Skābeklis difundē no ūdens šūnās, bet oglekļa dioksīds un vielmaiņas atkritumi difundējas ārā.
b. Cnidārija (medūzas, hidras, jūras anemones)
Cnidāriem ir gastrovaskulāra dobums, kam ir divējāda funkcija: gremošanas vieta un barības vielu izplatīšanas līdzeklis. Tā kā tam ir tikai divi primārie audu slāņi (diploblastiskie), difūzijas attālums paliek īss. Medūzām ķermeņa kustības un šķidruma plūsma dobumā palīdz barības vielas vienmērīgāk sadalīt.
c. Platyhelminthes (plakanās tārpi)
Plakanās tārpu sugas pārstāvji arī paļaujas uz difūziju, un tiem ir sazarota kuņģa-zarnu trakta dobuma struktūra, kas ļauj barības vielām sasniegt plašākas ķermeņa zonas. Tiem trūkst specializētas asinsrites vai elpošanas sistēmas. To saplacinātā ķermeņa forma ir būtiska adaptācija efektīvai vielu apmaiņai pa ķermeņa virsmu.
3. Uz ķermeņa šķidrumiem balstītas transporta sistēmas: pseidoceloma un celoma
Dažiem bezmugurkaulniekiem šķidrumam ķermeņa dobumā ir nozīme transportā.
a. Nematodes (apaļtārpi)
Nematodēm ir pseidoceloma (viltus ķermeņa dobums), kas piepildīts ar šķidrumu. Šis šķidrums palīdz cirkulēt barības vielām un vielmaiņas atkritumiem, neskatoties uz īsto asinsvadu trūkumu. Papildus transporta funkcijai pseidoceloma arī palīdz uzturēt ķermeņa spiedienu (hidrostatisko skeletu) pārvietošanās vajadzībām.
b. Annelida (apaļtārpi) – ievads sarežģītākās sistēmās
Annelīdiem ir īsta celoma un attīstītāka orgānu sistēma. Šajā grupā pārvietošanās notiek ne tikai ar celoma šķidrumu, bet arī ar organizētāku asinsrites sistēmu (sīkāk aplūkota slēgtās sistēmas sadaļā).
4. Atvērta asinsrites sistēma
Atvērta asinsrites sistēma ir sastopama daudziem bezmugurkaulniekiem, īpaši posmkājiem (kukaiņi, zirnekļi un garneles) un lielākajai daļai gliemju (izņemot galvkājus, piemēram, kalmārus un astoņkājus). Atvērtā sistēmā šķidrums, ko sauc par hemolimfu, ne vienmēr atrodas asinsvados. Sirds iesūknē hemolimfu ķermeņa dobumā (hemocelā), kur tā tieši apmazgā orgānus, pirms atgriežas sirdī caur atverēm (ostijām).
Atvērto sistēmu galvenās iezīmes:
1. Zems spiediens un relatīvi lēna plūsma salīdzinājumā ar slēgtām sistēmām.
2. Efektīvs dzīvniekiem ar mērenu aktivitāti, kuriem ir mazāk ekstremālas skābekļa vajadzības.
3. Asinsvadu struktūra nav tik sarežģīta kā slēgtai sistēmai, tāpēc to veidošanās “bioloģiskās izmaksas” ir zemākas.
Posmkāju piemēri:
Kukaiņiem, neskatoties uz atvērtu sistēmu, skābekļa transportēšana galvenokārt nav atkarīga no hemolimfas. Kukaiņi izmanto trahejas sistēmu — cauruļu tīklu, kas tieši transportē gaisu uz audiem. Tāpēc hemolimfa galvenokārt transportē barības vielas, hormonus un vielmaiņas atkritumus, nevis skābekli.
Vēžveidīgajiem (piemēram, garnelēm) hemolimfai ir lielāka loma skābekļa transportēšanā, jo tie elpo caur žaunām. Bieži ir atrodami elpošanas pigmenti, piemēram, hemocianīns (satur varu), kas piešķir hemolimfai zilganu krāsu, ja tā ir bagāta ar skābekli.
Piemēri gliemjos:
Lielākajai daļai gliemju, piemēram, gliemežiem un gliemenēm, ir atvērta sistēma. Sirds sūknē hemolimfu īsos asinsvados un deguna blakusdobumos, pēc tam atpakaļ uz sirdi. Šī sistēma ir pietiekama relatīvi lēnam dzīvesveidam, piemēram, rāpošanai vai mazkustīgām kustībām.
5. Slēgta asinsrites sistēma
Slēgta asinsrites sistēma ir sastopama annelīdiem (piemēram, sliekām) un galvkājiem (kalmāriem un astoņkājiem). Slēgtā sistēmā asinis vienmēr plūst asinsvados, kas ļauj ātrāk un precīzāk regulēt vielu sadali.
a. Annelida (sliekas)
Sliekām ir muguras un vēdera asinsvadi, kas katrā segmentā savienoti ar gredzenveida asinsvadu. Sirds formas struktūras, ko sauc par aortas arkām, sūknē asinis. Asinis pārnēsā skābekli un oglekļa dioksīdu, lai gan sliekām nav plaušu; gāzu apmaiņa notiek caur mitru ādu. Slēgtas sistēmas priekšrocības annelīdās ietver spēju atbalstīt lielākus ķermeņus un energoietilpīgas alu rakšanas aktivitātes.
b. Galvkāji (kalmāri un astoņkāji)
Galvkāji ir bezmugurkaulnieki ar visattīstītāko asinsrites sistēmu. Tiem ir trīs sirdis: divas sirdis ar zariem (netālu no žaunām), kas sūknē asinis uz žaunām, un viena sistēmiska sirds, kas sūknē asinis pa visu ķermeni. Galvkāji ir ļoti aktīvi, ātri peld un medī, tāpēc tiem nepieciešama liela skābekļa padeve. Slēgtā sistēmā zem augsta spiediena skābekļa un barības vielu piegāde ir ļoti efektīva.
6. Elpošanas ceļu pigmenti un to loma transportā
Ne visiem bezmugurkaulniekiem ir elpošanas pigmenti, taču daudzās grupās šie pigmenti ir svarīgi, lai palielinātu asins vai hemolimfas spēju saistīt skābekli.
– Hemoglobīns: bieži sastopams noteiktos annelīdos un dažos gliemenēs; satur dzelzi un, piesātināts ar skābekli, kļūst sarkans.
– Hemocianīns: daudz sastopams posmkāju un gliemju organismā; satur varu un, piesātināts ar skābekli, izskatās zils.
– Hemeritrīns (retāk sastopams): atrodams dažos jūras bezmugurkaulniekos, sarkanīgi violetā krāsā.
Elpošanas pigmenti ļauj dzīvniekiem dzīvot zema skābekļa apstākļos, būt aktīvākiem vai palielināt ķermeņa izmēru.
7. Saistība ar ekskrēcijas sistēmu
Transportēšana ir neatdalāma no vielmaiņas atkritumu izvadīšanas. Daudziem bezmugurkaulniekiem ir dažādi izvadorgāni:
– Protonefridijas plakanajās tārpās,
– Metanefridijas annelīdos,
– Malpīgi kanāliņi kukaiņos,
– Vienkāršas nieres gliemenēs.
Transporta sistēma palīdz nogādāt vielmaiņas atkritumus izvadīšanas orgānos, savukārt izvadītie produkti galu galā tiek izvadīti caur ķermeņa virsmu vai īpašiem kanāliem.
8. Kesimpulāns
Bezmugurkaulnieku transporta sistēmām ir plašs adaptāciju spektrs. Vienkārši dzīvnieki, piemēram, sūkļi, cnidāriji un plakantārpi, to mazo vai plāno ķermeņu dēļ paļaujas uz difūziju un kuņģa-zarnu trakta dobumiem. Nematodes izmanto pseidocelomisko šķidrumu, lai palīdzētu vielu izplatīšanā. Sarežģītākām grupām ir attīstījušās asinsrites sistēmas: posmkāju un vairuma gliemju atvērtās sistēmas ir piemērotas dzīvniekiem ar mērenu aktivitāti, savukārt annelīdu un galvkāju slēgtās sistēmas nodrošina ātrāku un efektīvāku asins plūsmu, lai atbalstītu to lielo ķermeņa izmēru un augsto aktivitātes līmeni. Šī daudzveidība parāda, kā evolūcija ir veidojusi transporta mehānismus, lai tie atbilstu katra bezmugurkaulnieka fizioloģiskajām vajadzībām un videi.
