Was ist Direktatmung?
Direkte Atmung ist eine der verschiedenen Arten der Atmung, zusammen mit der Atmung durch Blutdiffusion, Trachealatmung, Kiemenatmung und Lungenatmung.
Diese werden nach den verschiedenen Mechanismen zur Sauerstoffentnahme aus ihrer Umgebung als einfaches oder komplexes Atmen klassifiziert.
Das Atmen ist ein unfreiwilliger Vorgang. Seine Hauptfunktion besteht darin, Sauerstoff an die Körperzellen abzugeben und Kohlendioxid zu entfernen. Alle Lebewesen haben Mechanismen, um diesen Prozess durchzuführen.
In allen Fällen erfolgt dieser Austausch von Gasen zwischen einem Organismus und seiner Umgebung durch Diffusion, den physikalischen Prozess, der diesen Austausch ermöglicht.
Beim Menschen tritt die Diffusion in der Lunge auf und bei einfacheren Organismen wie Schwämmen oder Quallen auf der gesamten Oberfläche ihres Körpers.
Die einfachsten Lebewesen wie einzellige Organismen sind für die Verdrängung und den Austausch von Gasen vollständig auf die Diffusion angewiesen.
Mit zunehmender Komplexität dieser Organismen entfernen sich die Zellen von der Zellschicht, in der der Austausch von Gasen mit der Umwelt stattfindet. Auf diese Weise wird es schwieriger, Gase durch Diffusion zu erhalten und zu beseitigen.
Direkt atmen oder durch Diffusion atmen
Obwohl spezialisierte Organismen eine Vielzahl von Zellen mit unterschiedlichen Funktionen haben, ist allen Zellen eine Struktur gemeinsam: die Zellmembran oder die Plasmamembran.
Diese Membran bildet eine Art Barriere um die Zellen und reguliert alles, was in sie eindringt und sie verlässt.
Die Struktur der Zellmembran ist äußerst wichtig. Es besteht hauptsächlich aus zwei Schichten von Phospholipiden und Proteinen, die es steuern lassen, was es durchläuft.
Das Phospholipid ist ein Molekül aus Fettsäuren, Alkohol (Glycerin) und einer Phosphatgruppe. Diese Moleküle sind in ständiger zufälliger Bewegung.
Die Zellmembran ist semipermeabel, wodurch bestimmte kleine Moleküle hindurchtreten können. Da die Moleküle der Membran immer in Bewegung sind, können temporäre Öffnungen gebildet werden, durch die kleine Moleküle von einer Seite der Membran zur anderen gelangen können.
Diese konstante Bewegung und die überproportionale Konzentration der Moleküle innerhalb und außerhalb der Zelle erleichtern ihnen die Bewegung durch die Membran.
Die Substanzen in den Zellen helfen auch dabei, den Konzentrationsgrad zwischen der Zelle und dem, was sie umgibt, zu bestimmen.
Im Inneren befindet sich Cytosol, das hauptsächlich aus Wasser besteht. Organellen und verschiedene Verbindungen, wie unter anderem Kohlenhydrate, Proteine und Salze.
Die Moleküle bewegen sich unterhalb des Konzentrationsniveaus. Das heißt, seine Bewegung geht von einem Bereich mit höherer Konzentration zu einem Bereich mit niedrigerer Konzentration. Dieser Vorgang wird als Broadcast bezeichnet.
Ein Sauerstoffmolekül kann die Plasmamembran einer Zelle passieren, weil es klein genug und unter den richtigen Bedingungen ist.
Die meisten Lebewesen verbrauchen ständig Sauerstoff für die chemischen Reaktionen, die in ihren Zellen stattfinden. Zu diesen chemischen Prozessen zählen die Zellatmung und die Energieerzeugung.
Daher ist die Sauerstoffkonzentration in den Zellen viel niedriger als die Sauerstoffkonzentration außerhalb der Zellen. Dann bewegen sich die Moleküle von außen nach innen in der Zelle.
Ebenso produzieren Zellen mehr Kohlendioxid als ihre Umgebung, so dass innerhalb der Zelle eine höhere Konzentration vorliegt als außerhalb.
Dann wandert dieses Kohlendioxid von innen nach außen in die Zelle. Dieser Austausch von Gasen ist überlebenswichtig.
Es gibt Organismen, die keine spezialisierten Atmungsorgane wie der Mensch haben. Daher müssen sie Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid durch ihre Haut ausstoßen.
Damit dieser einfache Gasaustausch stattfinden kann, sind mehrere Bedingungen erforderlich. Ficks Gesetze legen fest, dass der Diffusionsgrad durch eine Membran von der Oberfläche, dem Konzentrationsunterschied und der Entfernung abhängt.
Daher müssen ihre Körper dünn und lang sein (von geringem Volumen, aber mit viel Oberfläche). Darüber hinaus sollten sie eine feuchte und viskose Substanz absondern, die den Austausch erleichtert (wie es beim Schleim in der Lunge der Fall ist).
Organismen wie Madenwürmer (Nematoden), Bandwürmer (Plattwürmer), Quallen (Coelenterate) und Schwämme (Poren), die durch Diffusion atmen, kein Atmungssystem haben, dünne und ausgedehnte Formen aufweisen und immer viskose Flüssigkeiten oder Schleim absondern.
Aufgrund der Form und Einfachheit dieser Organismen ist jede Zelle Ihres Körpers sehr nah an der äußeren Umgebung. Ihre Zellen werden feucht gehalten, so dass die Diffusion der Gase direkt erfolgt.
Die Bandwürmer sind klein und abgeflacht. Die Form Ihres Körpers vergrößert die Oberfläche und den Diffusionsbereich und stellt sicher, dass sich jede Zelle im Körper nahe an der Oberfläche der äußeren Membran befindet, um Zugang zu Sauerstoff zu erhalten.
Wenn diese Parasiten eine zylindrische Form hätten, könnten die zentralen Zellen Ihres Körpers keinen Sauerstoff erhalten.
Schließlich ist zu erwähnen, dass der Diffusionsprozess, der die Gewinnung von Sauerstoff und den Ausstoß von Kohlendioxid ermöglicht, ein passiver Prozess ist, wie jeder andere Atmungsmechanismus. Kein Organismus tut es bewusst und kann es auch nicht kontrollieren.
Atmung durch Blutdiffusion
Eine komplexere Form der Diffusion beinhaltet ein Kreislaufsystem, das eine größere Verdrängung ermöglicht. Dabei wird Sauerstoff durch eine feuchte Schicht der Oberfläche in den Blutkreislauf transportiert.
Sobald sich Sauerstoff im Blut befindet, kann er sich im ganzen Körper ausbreiten und alle Zellen und Gewebe erreichen. Dieses System wird zum Beispiel von Amphibien, Regenwürmern und Blutegeln verwendet.
Regenwürmer haben wie Bandwürmer einen zylindrischen, aber dünnen Körper mit viel Oberfläche und wenig Volumen.
Außerdem halten sie ihren Humerus-Körper in einem viskosen Schleim in ihren Epitheldrüsen, der es ihnen ermöglicht, Sauerstoff aus der Luft einzufangen und aufzulösen.
