Trao đổi khí là quá trình sinh học mà theo đó các khí di chuyển thụ động bởi sự khuếch tán qua bề mặt. Thông thường, bề mặt này là – hoặc chứa – một màng sinh học tạo thành ranh giới giữa một sinh vật và môi trường ngoại bào của nó.
Các khí liên tục được tiêu thụ và sản sinh ra bởi những phản ứng tế bào và chuyển hóa ở hầu hết sinh vật, thế cho nên cần có một mạng lưới hệ thống trao đổi khí hiệu suất cao giữa những tế bào và môi trường tự nhiên bên ngoài. Các sinh vật nhỏ, đặc biệt quan trọng là động vật hoang dã đơn bào, ví dụ điển hình như vi trùng và động vật hoang dã nguyên sinh, có tỷ suất diện tích quy hoạnh bề mặtso với thể tích cao. Ở những sinh vật này, màng trao đổi khí thường là màng tế bào. Một số sinh vật đa bào nhỏ, như giun dẹp, cũng hoàn toàn có thể thực hiện trao đổi khí rất đầy đủ qua da hoặc lớp biểu bì bao quanh khung hình của chúng. Tuy nhiên, ở hầu hết những sinh vật lớn hơn, có tỷ suất diện tích quy hoạnh mặt phẳng nhỏ và khối lượng nhỏ, những cấu trúc đặc biệt quan trọng có mặt phẳng phức tạp như mang, phế thải phổi và mesophyll xốp cung ứng diện tích quy hoạnh lớn thiết yếu cho việc trao đổi khí hiệu suất cao. Những mặt phẳng phức tạp này đôi lúc hoàn toàn có thể được xâm nhập vào khung hình của sinh vật. Đây là trường hợp những phế nang tạo thành mặt phẳng bên trong của phổi động vật hoang dã có vú, mesophyll xốp, được tìm thấy bên trong lá của 1 số ít loại thực vật, hoặc mang của những con nhuyễn thể có chúng, được tìm thấy trong lớp vỏ của chúng .Trong sinh vật hiếu khí, trao đổi khí là đặc biệt quan trọng quan trọng so với hô hấp, gồm có sự hấp thu oxy ( O2 ) và giải phóng CO2 ( CO2 ). Ngược lại, trong những cơ quan quang hợp oxy như hầu hết những cây cối trên đất, việc hấp thụ carbon dioxide và giải phóng cả oxy và hơi nước là những quy trình trao đổi khí chính xảy ra trong ngày. Các quy trình trao đổi khí khác rất quan trọng trong những sinh vật ít quen thuộc hơn : cacbon dioxide, khí mê-tan và hydrogen được trao đổi qua màng tế bào của vi trùng cổ sinh vật. Trong việc cố định và thắt chặt đạm bởi những vi trùng diazotrophic, và khử Nitơ bởi những vi trùng dị dưỡng ( như Paracoccus denitrificans và những pseudomonads khác nhau ), [ 1 ] khí nitơ được trao đổi với thiên nhiên và môi trường, được lấy đi bởi sinh vậ trước và được giải phóng bởi sinh vật sau, trong khi Giant tube worms, Riftia pachyptila, dựa vào vi trùng để oxy hóa hydrogen sulfide chiết xuất từ môi trường tự nhiên nước biển sâu của chúng, [ 2 ] sử dụng oxy hòa tan trong nước như thể một chất nhận điện tử .
Bề mặt trao đổi khí[sửa|sửa mã nguồn]
Bề mặt trao đổi khí là nơi thực hiện quá trình trao đổi khí (nhận O2 và giải phóng CO2) giữa cơ thể với môi trường
Các bề mặt trao đổi khí ở động vật gồm có: bề mặt cơ thể, hệ thống ống khí, mang, phổi.
Bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp của động vật phải cần đáp ứng được các yêu cầu sau đây
- Bề mặt trao đổi khí rộng, diện tích lớn
- Mỏng và ẩm ướt giúp khí khuếch tán qua dễ dàng
- Có nhiều mao mạch và máu có sắc tố hô hấp
- Có sự lưu thông khí tạo ra sự chênh lệch nồng độ để các khí khuếch tán dễ dàng
Động vật có vú[sửa|sửa mã nguồn]
Một phiến bào phổi là một cấu trúc giải phẫu có dạng hốc rỗng. Chúng có trong phổi động vật hoang dã có vú. Chúng là những khối u có hình cầu của phế quản phổi và là những vị trí tiên phong trong việc trao đổi khí với máu .Bộ trao đổi khí ở động vật hoang dã có vú được hình thành ra phổi, giống như trong hầu hết những động vật hoang dã trên đất liền lớn hơn. Trao đổi khí xảy ra trong những túi chứa khí gọi là phế nang, nơi có màng rất mỏng dính ( gọi là hàng rào máu-không khí ) tách máu trong những mao mạch phế nang ( trong những bức tường của phế nang ) từ không khí phế nang trong túi .
Động vật có xương sống khác[sửa|sửa mã nguồn]
Loài lưỡng cư[sửa|sửa mã nguồn]
Động vật lưỡng cư có ba bộ phận chính tương quan đến trao đổi khí : phổi, da, và mang, hoàn toàn có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc trong một loạt những phối hợp khác nhau. Tầm quan trọng tương đối của những cấu trúc này khác nhau theo tuổi, thiên nhiên và môi trường và loài lưỡng cư. Da của lưỡng cư và ấu trùng của chúng được nâng cao mạch máu, dẫn đến trao đổi khí tương đối hiệu suất cao khi da ẩm. Ấu trùng của động vật hoang dã lưỡng cư, ví dụ điển hình như quy trình tiến độ tiền biến thái Nòng nọc của ếch, cũng có mang bên ngoài. Các mang được hấp thu vào khung hình trong thời kỳ biến thái trọn vẹn, sau đó phổi sẽ tiếp đón tính năng. Phổi thường đơn thuần hơn so với những động vật hoang dã có xương sống khác sống trên đất, với ít nội tạng và những phế nang lớn hơn ; tuy nhiên, những con cóc sống nhiều hơn trên mặt đất, có mặt phẳng túi phổi phình to hơn với phổi tăng trưởng hơn. Để tăng tỷ suất trao đổi khí bằng cách khuếch tán, động vật hoang dã lưỡng cư duy trì sự chênh lệch nồng độ trên mặt phẳng hô hấp bằng cách sử dụng một quy trình gọi là ” bơm nước bằng miệng ” ( buccal pumping ). [ 3 ] Tầng dưới của miệng được chuyển dời theo cách ” bơm “, hoàn toàn có thể quan sát bằng mắt thường .
