Das Kiemen oder Kiemen sind die Atmungsorgane von Wassertieren, sie haben die Funktion, den Sauerstoffaustausch zwischen dem Individuum und der Umwelt durchzuführen. Sie manifestieren sich von sehr einfachen Formen bei Wirbellosen bis zu komplexen Strukturen bei Wirbeltieren, die aus Tausenden von spezialisierten Lamellen bestehen, die sich in einem Kiemenhohlraum befinden, der durch einen kontinuierlichen Wasserfluss belüftet wird..
Zellen benötigen Energie, um zu funktionieren. Diese Energie wird aus dem Abbau von Zucker und anderen Substanzen im Stoffwechselprozess gewonnen, der als Zellatmung bezeichnet wird. Bei den meisten Arten wird Luftsauerstoff zur Energiegewinnung verwendet und Kohlendioxid wird als Abfall ausgestoßen..
Aquatische Umgebungen haben weniger Sauerstoff als terrestrische Umgebungen und die Sauerstoffdiffusion ist langsamer als in der Luft. Die Menge an gelöstem Sauerstoff im Wasser nimmt mit steigender Temperatur und abnehmendem Strom ab..
Weniger entwickelte Arten benötigen keine speziellen Atmungsstrukturen, um ihre Grundfunktionen zu erfüllen. Bei größeren ist es jedoch wichtig, komplexere Austauschsysteme zu haben, damit sie ihren Stoffwechselbedarf angemessen decken können..
Die Kiemen kommen bei Wirbellosen und Wirbeltieren vor, sie können fadenförmig, laminar oder arboreszierend sein, mit zahlreichen Kapillargefäßen ausgestattet sein, und wir beobachten sie auch intern oder extern..
Es gibt Tiere, die im Küstengebiet leben, wie Mollusken und Krabben, die mit ihren Kiemen aktiv im Wasser und in der Luft atmen können, solange sie feucht gehalten werden. Im Gegensatz zu anderen Wasserorganismen, die beim Verlassen des Wassers trotz des Überflusses an verfügbarem Sauerstoff ersticken.
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Die in der Luft vorhandene Sauerstoffmenge beträgt ungefähr 21%, während sie in Wasser nur zu 1% gelöst ist. Diese Variation zwang Wasserorganismen dazu, Strukturen wie Kiemen zu schaffen, die ausschließlich zur Extraktion von Sauerstoff bestimmt sind..
Die Kiemen können so effizient sein, dass sie eine Sauerstoffextraktionsrate von 80% erreichen, dreimal höher als die, die in der menschlichen Lunge aus der Luft stattfindet.
Diese Atmungsorgane haben sich in einer Vielzahl von Wasserorganismen entwickelt. In bestimmten Phasen ihres Lebenszyklus finden wir verschiedene Arten von Kiemen in Weichtieren, Würmern, Krebstieren, Stachelhäutern, Fischen und sogar in Reptilien.
Infolgedessen variieren sie stark in Form, Größe, Lage und Herkunft, was zu spezifischen Anpassungen bei jeder Art führt..
Bei den weiterentwickelten Wassertieren führte die Zunahme der Größe und Mobilität zu einem höheren Sauerstoffbedarf. Eine der Lösungen für dieses Problem bestand darin, die Fläche der Kiemen zu vergrößern..
Fische haben zum Beispiel eine hohe Anzahl von Falten, die durch das Wasser voneinander getrennt sind. Dies gibt ihnen eine große Gasaustauschfläche, die es ihnen ermöglicht, ihren maximalen Wirkungsgrad zu erreichen..
Die Kiemen sind sehr empfindliche Organe, die anfällig für körperliche Verletzungen und Krankheiten sind, die durch Parasiten, Bakterien und Pilze verursacht werden. Aus diesem Grund werden die weniger entwickelten Kiemen im Allgemeinen als äußerlich angesehen..
Bei knöchernen Fischen erleiden die Kiemen angesichts hoher Konzentrationen chemischer Schadstoffe wie Schwermetalle, Schwebstoffe und anderer toxischer Substanzen morphologische Schäden oder Verletzungen, die als Ödeme bezeichnet werden.
Diese verursachen die Nekrose des Kiemengewebes und können in schweren Fällen sogar den Tod des Organismus aufgrund einer veränderten Atmung verursachen..
Aufgrund dieser Eigenschaft werden Fischkiemen von Wissenschaftlern häufig als wichtige Biomarker für Kontaminationen in Gewässern verwendet..
Die Hauptfunktion der Kiemen, sowohl für wirbellose Organismen als auch für Wirbeltiere, besteht darin, den Prozess des Gasaustauschs des Individuums mit der aquatischen Umwelt durchzuführen.
Da die Verfügbarkeit von Sauerstoff im Wasser geringer ist, müssen Wassertiere härter arbeiten, um ein bestimmtes Sauerstoffvolumen einzufangen, was eine interessante Situation darstellt, da ein Großteil des gewonnenen Sauerstoffs für die Suche nach neuem Sauerstoff verwendet wird.
Der Mensch verbraucht in Ruhe 1 bis 2% seines Stoffwechsels, um die Lunge zu belüften, während ruhende Fische etwa 10 bis 20% benötigen, um die Kiemen zu belüften..
Die Kiemen können bei bestimmten Arten auch sekundäre Funktionen entwickeln, zum Beispiel bei einigen Weichtieren, die so modifiziert wurden, dass sie zur Aufnahme von Nahrungsmitteln beitragen, da es sich um Organe handelt, die kontinuierlich Wasser filtern.
In verschiedenen Krebstieren und Fischen führen sie auch die osmotische Regulierung der Konzentration von Substanzen durch, die in der Umwelt in Bezug auf den Körper verfügbar sind, und finden Fälle, inwieweit sie für die Ausscheidung toxischer Elemente verantwortlich sind.
Bei jeder Art von Wasserorganismus haben die Kiemen eine bestimmte Funktion, die vom Evolutionsgrad und der Komplexität des Atmungssystems abhängt..
Im Allgemeinen fungieren die Kiemen als Filter, die Sauerstoff O einfangenzwei in Wasser gefunden, wichtig, um seine lebenswichtigen Funktionen zu erfüllen, und Kohlendioxid CO ausstoßenzwei Abfall, der im Körper vorhanden ist.
Um diese Filtration zu erreichen, ist ein konstanter Wasserfluss erforderlich, der durch Bewegungen der äußeren Kiemen in Würmern, durch Bewegungen des Individuums, wie sie von Haien ausgeführt werden, oder durch Pumpen der Robben in Knochenfischen erzeugt werden kann..
Der Gasaustausch erfolgt durch Kontaktdiffusion zwischen Wasser und der in den Kiemen enthaltenen Blutflüssigkeit.
Das effizienteste System wird als Gegenstromfluss bezeichnet, bei dem das durch die Kiemenkapillaren fließende Blut mit sauerstoffreichem Wasser in Kontakt kommt. Es wird ein Konzentrationsgradient erzeugt, der es Sauerstoff ermöglicht, durch die Kiemenplatten einzutreten und in den Blutkreislauf zu diffundieren, während Kohlendioxid nach außen diffundiert.
Wenn der Wasser- und Blutfluss in die gleiche Richtung gehen würde, würden nicht die gleichen Sauerstoffaufnahmeraten erreicht, da sich die Konzentrationen dieses Gases entlang der Verzweigungsmembranen schnell ausgleichen würden.
Die Kiemen können im äußeren oder inneren Teil des Organismus auftreten. Diese Differenzierung ist hauptsächlich eine Folge des Evolutionsgrades, der Art des Lebensraums, in dem er sich entwickelt, und der besonderen Merkmale jeder Art..
Die äußeren Kiemen werden hauptsächlich bei wenig entwickelten Arten von Wirbellosen und vorübergehend in den ersten Stadien der Entwicklung von Reptilien beobachtet, da sie diese nach einer Metamorphose verlieren.
Da sie in direktem Kontakt mit der äußeren Umgebung stehen, sind sie normalerweise sehr anfällig und können leicht durch schädliche Umweltfaktoren wie schlechte Wasserqualität oder das Vorhandensein toxischer Substanzen beeinträchtigt werden..
Wenn die Kiemen beschädigt sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass bakterielle, parasitäre oder Pilzinfektionen auftreten, die je nach Schweregrad zum Tod führen können.
Die inneren Kiemen kommen in größeren Wasserorganismen vor, da sie effizienter sind als die äußeren, aber sie haben je nach Entwicklung der Art unterschiedliche Spezialisierungsgrade..
Diese befinden sich im Allgemeinen in Kammern, die sie schützen, aber sie benötigen Ströme, die es ihnen ermöglichen, ständigen Kontakt mit der Außenumgebung zu haben, um den Austausch von Gasen zu gewährleisten..
Die Fische entwickelten auch kalkhaltige Kappen, sogenannte Kiemen, die die Funktion haben, die Kiemen zu schützen. Sie fungieren als Tore, die den Wasserfluss einschränken und auch das Wasser pumpen.
Die Kiemen sind für das Überleben von Wasserorganismen unerlässlich, da sie für das Wachstum von Zellen eine unverzichtbare Rolle spielen.
Sie atmen nicht nur und sind ein wesentlicher Bestandteil des Kreislaufsystems, sondern können auch zur Fütterung bestimmter Weichtiere beitragen, als Ausscheidungssystem für toxische Substanzen fungieren und Regulatoren verschiedener Ionen in Organismen sein, die sich wie Fische entwickeln..
Wissenschaftliche Studien zeigen, dass Personen, die eine Schädigung der verzweigten Atemwege erlitten haben, eine langsamere Entwicklung haben und kleiner sind, anfälliger für Infektionen und manchmal schwere Verletzungen sind und zum Tod führen können.
Die Kiemen haben Anpassungen an die unterschiedlichsten Lebensräume und Umweltbedingungen erreicht und ermöglichen die Etablierung von Leben in praktisch anoxischen Ökosystemen.
Der Spezialisierungsgrad der Kiemen hängt direkt mit der Evolutionsphase der Art zusammen und ist definitiv der effizienteste Weg, um Sauerstoff in aquatischen Systemen zu gewinnen..
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