Warum arbeiten Kiemen nicht außerhalb von Wasser?

Kiemen sind Atemorgane, die bei Wassertieren wie Fischen vorkommen, die es ihnen ermöglichen, Sauerstoff aus Wasser zu extrahieren. Sie funktionieren effektiv, wenn die empfindlichen Kiemenfilamente ständig in Wasser gebadet werden, der gelöstes Sauerstoff enthält. Wenn Kiemen jedoch Luft ausgesetzt sind, stehen sie vor verschiedenen Herausforderungen, die ihre Fähigkeit behindern, richtig zu funktionieren:

1. Mangel an Sauerstoff :Luft enthält eine viel geringere Sauerstoffkonzentration als Wasser. Wasser enthält einen Sauerstoff von etwa 21% sauerstoffs, während Luft nur etwa 20,95% Sauerstoff enthält. Dies bedeutet, dass die Kiemen erheblich weniger Sauerstoff zur Verfügung stehen, um aus der Luft zu extrahieren.

2. Strukturkollaps :Kiemenfilamente sind dünne, empfindliche Strukturen, die durch Wasser getragen werden. Wenn sie Luft ausgesetzt sind, neigen sie dazu, aufgrund der Schwerkraft und des mangelnden Auftriebs zu kollabieren, das Wasser bietet. Dieser Zusammenbruch reduziert die für den Gasaustausch verfügbare Oberfläche und begrenzt die Sauerstoffaufnahme weiter.

3. Austrocknung :Luft ist eine trockene Umgebung im Vergleich zu Wasser. Bei Luftluft verlieren die empfindlichen Kiemengewebe Feuchtigkeit und werden trocken und spröde. Dieser Prozess der Austrocknung schädigt die Kiemen und macht sie bei der Absorption von Sauerstoff weniger effizient.

4. Schleimproduktion :Kiemen erzeugen Schleim, um sie vor schädlichen Partikeln und Krankheitserregern im Wasser zu schützen. In der Luft kann der Schleim jedoch dicker und klebriger werden, wodurch die empfindlichen Kiemenfilamente verstopft und die Sauerstoffaufnahme weiter behindert werden.

5. osmoregulation :Wassertiere verwenden Kiemen nicht nur für die Atmung, sondern auch für die Osmoregulation, sondern auch für die Aufrechterhaltung des richtigen Gleichgewichts von Wasser und Salzen in ihrem Körper. In der Luft wird diese Funktion unterbrochen, da die Kiemen den Austausch von Wasser und Ionen nicht effektiv regulieren können.

Aufgrund dieser Herausforderungen sind Kiemen nicht so angepasst, dass sie außerhalb des Wassers funktionieren. Wenn Wassertiere aus Wasser entfernt werden, werden ihre Kiemen schnell dysfunktional, was zu Hypoxie (Sauerstoffentzug) und schließlich zum Tod führt.