Oksijenli solunum yapan bir canlının hücreleri için gerekli oksijeni vücuduna alma ve hücreye taşıma olayına solunum (gaz alışverişi) denir. Oksijenli solunum yapan canlılar için gaz alışverişi sırasında karbondioksit verilir oksijen alınır.
Akciğer, deri ve solungaç; gaz alışverişinde kullanılan başlıca organlar arasındadır. Solunum olayı iç solunum ve dış solunum olmak üzere iki kısımda gerçekleşir.
Dış solunum: Solunum organlarıyla dış ortamdan hava alınması ve verilmesi, yani soluk alıp vermeye denir.
İç solunum: Solunum organındaki oksijenin hücrelere, hücrelerdeki karbondioksitin solunum organına gelmesine denir. İnsanlarda bu transfer işlemi kan ve dolaşım sistemi aracılığıyla yapılır.
UYARI! Oksijenli solunum hücre içinde atp üretilmek için gerçekleşen tepkimelere denir. Eğer konu anlatımı içinde sadece solunum diye ifade edilmişse dış veya iç solunum anlatılmaya çalışıyordur.
Canlılarda Solunuma Hızlı Bir Genel Bakış
Tek Hücrelilerde Solunum
Tek hücreli canlılarda solunum sistemi için özelleşmiş bir yapı bulunmaz. Gaz alışverişi hücre yüzeyinden difüzyonla gerçekleşir.
Bitkilerde Solunum
Bitkilerde solunum stoma, lentisel ve kökler aracılığıyla gerçekleşir. Günün belirli saatlerinde (“fotosentez hızı = oksijenli solunum hızı” şartı sağlandığı zamanlarda) solunum yapmayabilir. Ancak bu iki tepkimenin hızı çok az bir süre eşit olarak devam eder; bu yüzden bunu bir istisna sayabiliriz.
Bitkilerde diğer hayvanlardaki gibi sadece oksijen girişi karbondioksit çıkışı gözlemlenmemektedir. Fotosentez hızının yüksek olduğu öğle saatlerinde stomalardan karbondioksit girişi oksijen çıkışı gözlemlenir.
Su bitkilerinde ise gaz alışverişi tek hücreli canlılardaki gibi difüzyonla gerçekleşir.
Hayvanlarda Solunum
İlkel hayvanlarda (sünger veya sölantere gibi) solunum sistemi için özel bir yapı oluşmamıştır. Bu nedenle solunum hücre yüzeyinden difüzyonla gerçekleşir.
Hayvanlar türlerine göre deri solunumunu, solungaç solunumunu, trake solunumunu ve akciğer solunumunu belirli oranlarda yaparlar. Örneğin bazı gelişmiş, dış örtü bulunduran, hayvanlar deri solunumunu daha az yaparken akciğer solunumunu daha çok yapar. Bazı hayvanlar (balık gibi) sadece solungaç solunumu yapar. Bazı böceklerde, çok ayaklılarda ve kabuklularda sadece trake solunumu görülür.
Kısacası hayvanların gelişmişlik düzeyine göre farklı solunum tipleri mevcuttur. Kimi hayvanlar bu solunum tiplerinden birkaçını aynı anda yapabilir.
Solunum Çeşitleri
Bütün solunum organları aynı amaca hizmet eder. Havadaki oksijeni, dolaşım organına oradan da hücreye almak (veya direk hücreye de geçebilir). Havadan dolaşım sistemine geçiş kısmı difüzyon ile olur. Bu difüzyon hızını arttırmak için solunum yüzeyleri daima nemlidir.
Deri Solunumu
Deri solunumu toprak solucanı ve ergin kurbağalarda görülmektedir. Deri solunumu nemli vücut yüzeyinden gerçekleşir. Gaz değişimi difüzyonla gerçekleşir.
Deri solunumuna (yardımcı solunum yöntemi olarak) insanlarda (%1-5) ve ergin kurbağalarda da (yaklaşık %25) rastlanır.
Solungaç Solunumu
Solungaç solunumu; başta balıklar olmak üzere, suda yaşayan çoğu omurgasız ve omurgalı canlıda ve kurbağa lavralarında görülür. Solungaç solunumuyla suda çözünmüş olan oksijen canlının dolaşım sistemine alınır.
Solungaç solunumu yapan canlıların en büyük sorunu suda havadakine göre daha az oksijen bulunmasıdır. Bu sorunun çözümü solungaçların üzerinden daha çok su geçirmek ve difüzyon hızını arttırmaktır. Balık, suyu ağzından alır, solungaç yaprakları üzerinden geçirir. Bu arada oksijen difüzyonla kana geçer. Aynı yolla karbondioksit de dışarı atılır. Kanın solungaç iplikçiklerindeki akışı, suyun solungaçlar üzerindeki akışının tersi yönündedir. Bu durum difüzyon hızının artmasını böylece daha fazla oksijen alınmasını sağlar.
Ters akım olayı sayesinde sürekli sudan kana oksijen geçişi olur ve sudaki oksijenin çoğundan faydalanılır.
Detay Not: Gazlar soğuk sularda daha çok çözünür. Bu yüzden soğuk sular oksijence daha zengindir.
Trake Solunumu
Karada yaşayan eklembacaklılarda ve böceklerde görülür. Trake solunumunda oksijen kan aracılığıyla taşınmaz. Bu yüzden trake solunumu yapan canlıların kanlarında solunum pigmenti bulunmaz.
Bu canlılarda stigma adı verilen açıklıklar bulunur. Bu açıklıktan hava girişi-çıkışı sağlanır. Stigmalar trake borularına bağlıdırlar. Trake boruları gazı gittikçe incelen trakeol borusuna aktarır. Trakeol borusunun sonunda bir sıvı bulunur. Bu sıvı sayesinde nemli ortam sağlanmış olur ve difüzyonla gaz alışverişi başlar. Trake boruları kitin yapılıdır, bu sayede çok esnektir. Kırılma, zedelenme veya kapanma gibi bir durum yaşanmaz.
Sivrisinek gibi canlılar trake solunumu yaptıkları için uçtukça solunum gerçekleştirirler. Aynı zamanda böcekler trake solunumunu gerçekleştirebilmek için vücutlarını kasıp gevşetirler. Trake solunumu gaz alışverişinin en hızlı gerçekleştiği solunum yöntemidir.
Kitapsı akciğer: Eklem bacaklılardan örümceklerde ve akreplerde trakeler kitap sayfaları gibi yan yana dizilmiştir. Bu nedenle kitapsı akciğer adını alır. Bu yapılar derinin hemen altında bulunur ve birbirine paralel dizilmiş epitel dokudan meydana gelir. Kitapsı akciğer de trake sisteminde olduğu gibi stigma adı verilen solumun deliği ile dışarı açılır.
Akciğer Solunumu
Akciğer solunumu kuşlarda, sürüngenlerde, memelilerde ve ergin kurbağalarda görülür. Her canlı türünde enerji ihtiyacına göre farklılaşmış çeşitli akciğer tipleri mevcuttur. Ergin kurbağalarda kese şeklinde, sürüngenlerde bölmeli, kuşlarda hava keselerine bağlı akciğerler bulunur.
Akciğerler sudan karaya çıkışta evrimleşmiştir. Bu yüzden kara yaşamına adapte olan canlıların akciğeri daha gelişkindir. Kurbağa akciğerinde bronş ve soluk borusu yoktur. Sürüngenlerin akciğeri ise biraz daha gelişmiş bir yapıdadır ve bölmelere ayrılmıştır.
Kuşların akciğerinde akciğere bağlı hava keseleri bulunur. Bu hava keseleri kuşların yoğunluğunu azaltarak uçmalarına yardımcı olur. Balıklarda bulunan ters akım prensibi kuşlarda da bulunur. Böylece yükseklerde -oksijen seviyesinin düşük olduğu yerlerde- bile oksijen ihtiyacını karşılar.
Kuşlarda hava akciğer kanalı boyunca “tek yönlü” hareket eder. Akciğerlerin giriş ve çıkış kanalları birbirlerinden farklıdır ve bu kanallar boyunca uzanan özel hava kesecikleri sayesinde hava daimi olarak akciğer içinde tek yönlü olarak akar. Bu sayede kuş, havadaki oksijeni kesintisiz olarak alabilir. Böylece kuşun yüksek enerji ihtiyacı karşılanmış olur.
Ters akım ve tek yönlü akciğer sayesinde kuşlar soludukları havanın içindeki oksijenin %90’ından yararlanabilir.
Memeli akciğerinde ise alveol adında solunum yüzeyini genişleten yapılar vardır. Bu yapıların etrafı kılcal damar ağıyla kaplıdır. Alveol diğer omurgalı hayvanlarda bulunmaz. Alveollere ek olarak memeli akciğerinde kaslı diyafram bulunur. Kaslı diyafram sayesinde akciğerlerin çalışması kolaylaşır.
