Solunum Sistemi

[aLiCaN]

Anaerobik (oksijensiz) solunum yapan canlılar hariç diğer tüm organizmalar yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için oksijene gereksinim duyar. Çünkü yaşamsal faaliyetlerin devamı için gerekli olan ATP enerjisi oksijenli solunumla elde edilir.

Organik besinlerin hücrede yıkılarak ATP oluşturulmasına hücresel solunum denir. Hayatsal faaliyetlerin devamı ATP’nin varlığına bağlı olduğuna göre hücresel solunum tüm canlılarda gece gündüz kesintisiz devam eden bir olaydır.

Bazı mikroorganizmalar ve iç parazitler organik besin maddelerini oksijen kullanmadan yıkarak gerekli ATP’yi sentezler (fermentasyon). Oksijenli solunumla bir glikoz molekülünden elde edilen net ATP miktarı 38 iken, oksijensiz solunumla elde edilen net ATP miktarı 2’dir. Evrimsel basamağa göre ilk oluşan canlıların ilkel ve gelişmemiş olduğu düşünülürse bu canlıların ATP ihtiyacının az olabileceği kesindir. Bir de heterotrof hipotezine göre ilk atmosfer koşullarında oksijen ya hiç yoktu yada çok azdı. Buna göre ilk atmosfer koşullarında oluşan canlılar oksijensiz (anaerobik) solunum yapmalıydı. Oksijensiz solunum yapan bu canlılardan da fotosentetik canlılar evrimleşince ortama oksijen verildi ve okijenli solunum yapan canlılar evrimleşti. Yine heterotrof hipotezine göre ortamda oksijen birikimiyle ozon tabakası oluştu ve oluşan ozon güneşten gelen radyoaktif ışınların yeryüzüne ulaşmasını engelledi. Böylece karasal hayat başladı.

SüngerlerTek hücreli ve koloni gibi organizmalarda her bir hücre çevre ile doğrudan bağlantılı olduğu için bunlarda hücresel oksijen ihtiyacı doğrudan çevreden karşılanabilir. Bu canlılarda O2'nin alınması ve solunum sonucu oluşan CO2'nin dışarı atılması difüzyonla vücut yüzeyinden gerçekleştirilir.

Çok hücrelilerde ise alınan O2'nin canlının her bir hücresine ulaştırılması için vücut yüzeyi yetersiz kaldığından bu canlılarda özelleşmiş solunum sistemleri evrimleşmiştir.

Solunum sistemine sahip canlılarda solunum organı ile çevre arasında yapılan gaz alışverişine dış solunum, solunum sistemi ile hücreler arasında yapılan gaz alışverişine de iç solunum denir.

Unutulmamalıdır ki gazların aktif taşıması yoktur! Bu nedenle gazların taşınması difüzyonla gerçekleşir. Bu nedenle gazların taşınması sırasında ATP harcanmaz.

Bitkilerde özelleşmiş bir solunum organı ve sistemi olmamakla beraber, solunum olayında görevli en önemli yapı yapraklardır.

Bitkilerde stoma hücreleri ve çok yıllık bitki gövdelerinde bulunan lentisellerle alınan O2 hücreler arası boşluklarda difüze olur ve bitki hücrelerine ulaştırılır. CO2 de aynı yolla dışarı atılır veya şartlar elverişli ise fotosentezde kullanılır.

Hücresel solunumda oluşan karbondioksit ve su fotosentezde; fotosentez sonucu oluşan besin ve oksijende hücre solunumunda kullanılır. Ancak ışık varlığında fotosentez hızı genellikle solunum hızından fazla olduğu için oksijenin fazlası atmosfere verilir. Karanlık ortamda fotosentez gerçeklemediği için bitki dış ortamdan oksijen alırken dış ortama karbondioksit verir.
HAYVANLARDA SOLUNUM SİSTEMLERİ

Hayvanlarda gözlenen solunumdan sorumlu yapıların bazı ortak özellikleri vardır. Bunlar:

1. Tüm solunum yüzeyleri nemlidir. (O2 nin çözünmesi için)
2. Tüm solunum yüzeyleri incedir (gaz difüzyonu için).
3. Tüm solunum yüzeylerinde gaz değişimi difüzyonla olur.

Hayvanlarda gaz alış verişini sağlayan başlıca yapıları şöyle sıralayabiliriz;

• Deri
• Trake
• Solungaç
• Akciğerler

Deri Solunumu

Omurgasız hayvanlardan karada yaşayan solucanlar, omurgalılardan da ergin kurbağa ve semenderlerde etkin biçimde deri solunumu görülür. Bu canlıların derileri nemlidir. Derilerinde mukus salgılayan goblet hücreleri bulunur. Derinin nemli olması oksijenin çözünmesini sağlayarak gaz difüzyonunu hızlandırır. Nemli deriyle alınan oksijen taşıma sıvısıyla hücrelere, hücrelerde oluşan CO2’de yine taşıma sıvısıyla deriye getirilerek difüzyonla dışarı atılır.

Karasal ortamda derinin neminin korunması oldukça güçtür. Bu nedenle kurbağalar suya bağımlı yaşamak zorundadır. Yine kurbağalarda dış döllenme ve dış gelişme gözlendiğinden su kurbağalar için üreme ve gelişme ortamıdır.

Trake Solunumu

Trake SolunumuKarada yaşayan canlıların en büyük sorunu su kaybıdır. Solunum yüzeylerini nemli tutabilmek için bu canlılarda solunum organları vücudun içine çekilmiştir. Bu durum karasal canlılarda su kaybını engelleyen bir adaptasyondur.

Karasal eklembacaklılarda (böcekler) trake solunumu görülür. Vücudun alt bölgelerinde bulunan deliklerden (stigma) içeriye O2 girer ve stigmanın devamındaki tra***e geçen O2, trakeol adı verilen daha küçük borucuklarla vücudun her tarafına yayılır. Trakeoller vücudu bir ağ gibi sarmış olup gaz değişimi trakeoller ile hücreler arasında gerçekleşir. Trake boruları kitin halkalarla desteklenmiş sağlam yapılardır.

Dikkat edilirse trake solunumu yapan canlılarda solunum sistemiyle dolaşım sisteminin bağlantısı yoktur. Bu canlıların kanları renksizdir. Çünkü taşıma sıvılarında solunum pigmenti taşımazlar. Trakeollerin içinde bir sıvı bulunur. Gazlar bu sıvıda difüzyonla taşınırlar. Sıcaklık difüzyon hızını arttırdığından ılıman iklime sahip ortamda yaşayan böcekler, soğuk iklim bölgelerinde yaşayan akrabalarına oranla daha büyük vücutludurlar. Çünkü yeterince O2 alabilmektedirler.

Örümceklerde solunum olayı kitapsı akciğer adı verilen organla yapılır. Kitapsı akciğer derinin hemen altında bulunan bir kitabın yapraklarını andıran birbirine paralel dizilmiş epitel dokudan oluşan yaprak şeklindeki yapılardan meydana gelmiştir. Kitapsı akciğer de trakede olduğu gibi stigma adı verilen solumun deliği ile dışarı açılır. Örümceklerde bir çift gözlenen bu organ akreplerde dört çifttir. Her kitapsı akciğer ayrı bir stigma ile dışarı açılır.

Solungaç Solumu

Suda yaşayan canlıların solunumu için özelleşmiş solunum organı solungaçlardır. Bazı deniz solucanları, kabuklular, suda yaşayan yumuşakçalar (salyangoz), balıklar ve kurbağa larvaları solungaç solunumu yapar. Solungaçlarda, ince hücre tabakasından yapılmış ve kılcal damarlarca zengin solungaç yaprakları bulunur.solungaçlar

Balıkların ağızlarıyla aldıkları suda bulunan erimiş oksijen solungaç yaprakları arasında geçerken O2 difüzyonla kılcallardaki kana, kandaki CO2 de difüzyonla suya geçer. Solungaçlarda suyun akış yönüyle kanın akış yönü birbirine terstir. Ters akım sistemi adı verilen bu olay sayesinde iki ortam arasında büyük bir derişim farkı oluşur ve gazların difüzyonu maksimum düzeyde gerçekleşir. Suda en fazla %1-2 oranında O2 olmasına karşın (havada %21 oranında O2 bulunur) maksimum düzeyde O2 alınabilmesi ters akım sistemi ve solungaçlardan çok su geçirilmesiyle sağlanabilmektedir.

Solungaçlarda solungaç yapraklarının olması ve tüy şeklinde pek çok yapının bulunması gaz değişim yüzeyini arttırmıştır.

Solungaçlar

Solungaçların görevleri;
1- Gaz değişimini gerçekleştirme (solunum)
2- Azotlu artıkların (NH3 gibi) atılması
3- Su alıp verilmesi
4- Tuzlu suda yaşayan canlılarda tuz atılması
5- Tatlı suda yaşayanlarında aktif taşıma ile tuz alınması şeklindedir.

Akciğer Solunumu

Balıklar ve kurbağa larvaları hariç tüm omurgalılarda akciğer solunumu görülür. Akciğer karasal canlıların sahip olduğu bir solunum organıdır. Bu nedenle akciğer havadaki serbest oksijeni alabilecek yönde özelleşmiştir. Ayrıca akciğerin vücudun içinde bulunması su kaybını engelleyen bir adaptasyondur.

Akciğerler canlıdan canlıya yapısal değişiklikler göstermesine rağmen genelde bölmeli yapı gösterirler. Böylece gaz değişim yüzeyi genişletilmiş olur. Örneğin memeli akciğerlerinde alveol denilen hava keseleri vardır ve alveollerin etrafı kılcal kan damarlarıyla donatılmıştır.

Kurbağalarda larva döneminde solungaç solunumu, ergin dönemde akciğer ve deri solunumu gözlenir.

Kurbağada Akciğer

Akciğerleri torba gibidir. İç yüzeyindeki katlanmalar, gaz değişim yüzeyini arttırmıştır

Sürüngende Akciğer

Akciğerler derin bölmeli yapı gösterir. Gaz değişim yüzeyi kurbağalara oranda daha fazladır.

Kuşlarda Akciğer

Akciğerleri, vücudun ve kemiklerin içlerine kadar uzanan hava keseleriyle bağlantılıdır. Hava keseleri; hem uçmayı kolaylaştırır hem de yükseklerde uçtuklarında düşen oksijen basıncına rağmen canlının oksijen ihtiyacını karşılar. Hava keseleri doğrudan oksijen sağlama görevi yapmaz. Ancak akciğerlerdeki havanın dışarı verilmesi sırasında keselerdeki hava akciğere dolarak kan ile akciğer arasındaki gaz değişimine yardımcı olur. Hava keseleri sayesinde kuşlar havayı hem alırken hem de verirken kullanır. Ayrıca kuşların akciğerlerinde havanın akış yönüyle kanın akış yönü bir birine ters olduğundan kanın oksijeni tutma oranı % 90 lara ulaşabilir. Bu oran memelilerde %25 civarındadır.

Memelilerde akciğerAkciğerlerinde alveol denilen özel yapılar bulunur. Organizasyon maksimum düzeydedir.