KIEUWEN: KENMERKEN, FUNCTIES, TYPEN EN BELANG - BIOLOGIE - 2026

De kieuwen of kieuwen zijn de ademhalingsorganen van waterdieren, ze hebben de functie om de uitwisseling van zuurstof tussen het individu en de omgeving uit te voeren. Ze komen voor van zeer eenvoudige vormen bij ongewervelde dieren tot complexe structuren die zijn ontwikkeld bij gewervelde dieren, bestaande uit duizenden gespecialiseerde lamellen die zich in een kieuwholte bevinden die wordt geventileerd door een continue stroom water.

Cellen hebben energie nodig om te functioneren, deze energie wordt verkregen uit de afbraak van suikers en andere stoffen in het metabolische proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd. Bij de meeste soorten wordt zuurstof in de lucht gebruikt voor energie en wordt koolstofdioxide als afval uitgestoten.

Branchiale bogen van een Europese snoek (Esox lucius). Door gebruiker: Uwe Gille, van Wikimedia Commons De manier waarop organismen de uitwisseling van gassen met hun omgeving uitvoeren, wordt beïnvloed door zowel de vorm van het lichaam als de omgeving waarin het leeft.

Aquatische omgevingen hebben minder zuurstof dan terrestrische omgevingen en de diffusie van zuurstof is langzamer dan in lucht. De hoeveelheid opgeloste zuurstof in water neemt af naarmate de temperatuur stijgt en de stroom afneemt.

Minder ontwikkelde soorten hebben geen gespecialiseerde ademhalingsstructuren nodig om hun basisfuncties te vervullen. In grotere systemen is het echter essentieel om complexere uitwisselingssystemen te hebben, zodat ze voldoende in hun metabolische behoeften kunnen voorzien.

De kieuwen komen voor bij ongewervelde dieren en gewervelde dieren, ze kunnen draadvormig, laminair of boomvormig zijn, begiftigd met talrijke capillaire vaten en we observeren ze ook intern of extern.

In het kustgebied leven dieren, zoals weekdieren en krabben, die in staat zijn om actief te ademen met hun kieuwen in het water en in de lucht, zolang ze maar vochtig worden gehouden. In tegenstelling tot andere waterorganismen, die stikken bij het verlaten van het water ondanks de overvloed aan beschikbare zuurstof.

Algemene karakteristieken

De hoeveelheid zuurstof in lucht is ongeveer 21%, terwijl het in water slechts 1% is opgelost. Deze variatie dwong waterorganismen om structuren zoals kieuwen te creëren, uitsluitend bedoeld voor de extractie van zuurstof.

De kieuwen kunnen zo efficiënt zijn dat ze een zuurstofextractiepercentage van 80% bereiken, drie keer hoger dan dat van menselijke longen uit lucht.

Verscheidenheid aan waterorganismen

Deze ademhalingsorganen zijn ontwikkeld in een grote verscheidenheid aan waterorganismen, we kunnen verschillende soorten kieuwen vinden in weekdieren, wormen, kreeftachtigen, stekelhuidigen, vissen en zelfs bij reptielen in bepaalde fasen van hun levenscyclus.

Verschillende vormen

Als gevolg hiervan variëren ze sterk in vorm, grootte, locatie en oorsprong, wat resulteert in specifieke aanpassingen in elke soort.

Voor de meer geëvolueerde waterdieren bepaalden de toename in grootte en mobiliteit een hoger zuurstofverbruik. Een van de oplossingen voor dit probleem was om het oppervlak van de kieuwen te vergroten.

Vissen hebben bijvoorbeeld een groot aantal plooien die door het water van elkaar gescheiden worden gehouden. Dit geeft ze een groot gasuitwisselingsoppervlak, waardoor ze hun maximale efficiëntie kunnen bereiken.

Gevoelige organen

De kieuwen zijn zeer gevoelige organen, vatbaar voor lichamelijk letsel en ziekten veroorzaakt door parasieten, bacteriën en schimmels. Om deze reden worden de minder ontwikkelde kieuwen over het algemeen als extern beschouwd.

Verwondingen

Bij beenvissen lijden de kieuwen in aanwezigheid van hoge concentraties van chemische verontreinigende stoffen zoals zware metalen, zwevende deeltjes en andere giftige stoffen, morfologische schade of verwondingen die oedeem worden genoemd.

Deze veroorzaken necrose van het kieuwweefsel en in ernstige gevallen kunnen ze zelfs de dood van het organisme veroorzaken als gevolg van een verandering van de ademhaling.

Vanwege deze eigenschap worden viskieuwen vaak door wetenschappers gebruikt als belangrijke biomarkers voor verontreiniging in aquatische omgevingen.

Kenmerken

De belangrijkste functie van de kieuwen, zowel voor ongewervelde als gewervelde organismen, is om het proces van gasuitwisseling van het individu met het watermilieu uit te voeren.

Omdat de beschikbaarheid van zuurstof in water lager is, moeten waterdieren harder werken om een ​​bepaald volume zuurstof op te vangen, wat een interessante situatie is, aangezien veel van de verkregen zuurstof zal worden gebruikt bij het zoeken naar nieuwe zuurstof. zuurstof.

De mens gebruikt in rust 1 tot 2% van zijn metabolisme om de longen te ventileren, terwijl vissen in rust ongeveer 10 tot 20% nodig hebben om de kieuwen te ventileren.

De kieuwen kunnen bij bepaalde soorten ook secundaire functies ontwikkelen. Bij sommige weekdieren zijn deze bijvoorbeeld aangepast om bij te dragen aan het vangen van voedsel, aangezien het organen zijn die continu water filteren.

In verschillende schaaldieren en vissen voeren ze ook de osmotische regulering uit van de concentratie van stoffen die beschikbaar zijn in het milieu in relatie tot het lichaam, waarbij ze gevallen vinden waarin ze verantwoordelijk zijn voor het uitscheiden van toxische elementen.

In elk type waterorganisme hebben de kieuwen een specifieke functie, die afhangt van de mate van evolutie en de complexiteit van het ademhalingssysteem.

Hoe werken ze?

Over het algemeen functioneren de kieuwen als filters die de zuurstof O ₂ in het water vasthouden, essentieel om zijn vitale functies te vervullen, en het afval kooldioxide CO ₂ dat in het lichaam aanwezig is , verdrijven .

Om deze filtratie te bereiken, is een constante waterstroom vereist, die kan worden geproduceerd door bewegingen van de externe kieuwen in wormen, door bewegingen van het individu zoals uitgevoerd door haaien, of door het pompen van de zeehonden in beenvissen.

Gasuitwisseling vindt plaats door contactdiffusie tussen water en de bloedvloeistof in de kieuwen.

Het meest efficiënte systeem wordt tegenstroom genoemd, waarbij het bloed dat door de vertakte capillairen stroomt in contact komt met zuurstofrijk water. Er wordt een concentratiegradiënt geproduceerd waardoor zuurstof door de kieuwplaten kan binnendringen en in de bloedbaan kan diffunderen, terwijl kooldioxide naar buiten diffundeert.

Als de stroming van water en bloed in dezelfde richting zou zijn, zouden niet dezelfde zuurstofopnamesnelheden worden bereikt, omdat de concentraties van dit gas snel gelijk zouden worden langs de vertakte membranen.

Typen (extern en intern)

De kieuwen kunnen in het externe of interne deel van het organisme verschijnen. Deze differentiatie is voornamelijk een gevolg van de mate van evolutie, het type habitat waarin het zich ontwikkelt en de specifieke kenmerken van elke soort.

Externe kieuwen

De externe kieuwen worden voornamelijk waargenomen bij weinig geëvolueerde soorten ongewervelde dieren, en tijdelijk in de eerste ontwikkelingsstadia van reptielen, omdat ze ze verliezen na een metamorfose.

Mexicaanse axolotl (Ambystoma mexicanum). Door Alexander Baranov uit Montpellier, Frankrijk (.), Via Wikimedia Commons Dit type kieuwen heeft bepaalde nadelen, ten eerste omdat het delicate aanhangsels zijn, vatbaar voor schaafwonden en roofdieren aantrekken. In organismen die beweging hebben, belemmeren ze hun voortbeweging.

Omdat ze in direct contact staan ​​met de externe omgeving, zijn ze meestal erg gevoelig en kunnen ze gemakkelijk worden beïnvloed door ongunstige omgevingsfactoren, zoals een slechte waterkwaliteit, of door de aanwezigheid van giftige stoffen.

Als de kieuwen beschadigd zijn, is het zeer waarschijnlijk dat bacteriële, parasitaire of schimmelinfecties zullen optreden, die afhankelijk van de ernst tot de dood kunnen leiden.

Interne kieuwen

De interne kieuwen, omdat ze efficiënter zijn dan de externe, komen voor in grotere waterorganismen, maar ze hebben verschillende niveaus van specialisatie, afhankelijk van hoe geëvolueerd de soort is.

Deze bevinden zich over het algemeen in kamers die hen beschermen, maar ze hebben stromingen nodig die hen in staat stellen constant contact te hebben met de buitenomgeving om te voldoen aan de uitwisseling van gassen.

De vis ontwikkelde ook kalkhoudende doppen, kieuwen genaamd, die dienen om de kieuwen te beschermen, fungeren als poorten die de waterstroom beperken en ook het water pompen.

Belang

De kieuwen zijn essentieel voor het overleven van waterorganismen, omdat ze een onmisbare rol vervullen bij de groei van cellen.

Behalve dat ze ademen en een essentieel onderdeel zijn van de bloedsomloop, kunnen ze bijdragen aan de voeding van bepaalde weekdieren, functioneren als uitscheidingssystemen van giftige stoffen en regulatoren zijn van verschillende ionen in organismen die zo zijn geëvolueerd als vissen.

Wetenschappelijke studies tonen aan dat personen die schade hebben geleden aan het vertakte ademhalingssysteem, een langzamere ontwikkeling hebben en kleiner zijn, vatbaarder zijn voor infectie en soms ernstig letsel, wat tot de dood kan leiden.

De kieuwen zijn aangepast aan de meest uiteenlopende habitats en omgevingsomstandigheden, waardoor leven in praktisch zuurstofloze ecosystemen kan ontstaan.

Het specialisatieniveau van de kieuwen houdt rechtstreeks verband met de evolutiefase van de soort, en ze zijn beslist de meest efficiënte manier om zuurstof te verkrijgen in aquatische systemen.

Referenties

1. Arellano, J. en C. Sarasquete. (2005). Histologische atlas van de Senegalese tong, Solea senegalensis (Kaup, 1858). Andalusisch Instituut voor Mariene Wetenschappen, geassocieerde eenheid voor milieukwaliteit en pathologie. Madrid, Spanje. 185 pagina's
2. Bioinnova. Gasuitwisseling bij dieren en gasuitwisseling bij vissen. Innovatiegroep over lesgeven in biologische diversiteit. Hersteld van: innovabiologia.com
3. Cruz, S. en Rodríguez, E. (2011). Amfibieën en wereldwijde verandering. Sevilla Universiteit. Hersteld van bioscripts.net
4. Fanjul, M. en M. Hiriart. (2008). Functionele biologie van dieren I. 21e eeuwse redacteuren. 399 pagina's
5. Hanson, P., M. Springer en A. Ramírez. (2010) Inleiding tot de groepen aquatische macroinvertebraten. Biol Trop. Deel 58 (4): 3-37.
6. Hill, R. (2007). Vergelijkende dierfysiologie. Redactioneel Reverté. 905 pagina's
7. Luquet, C. (1997). Branchiale histologie: ademhaling, ionenregulatie en zuur-base-evenwicht bij de krab Chasmagnathus granulata Dana, 1851 (Decapoda, Grapsidae); met vergelijkende aantekeningen in Uca uruguayensis (Nobili, 1901) (Ocypodidae). Universiteit van Buenos Aires. 187 pagina's
8. Roa, I., R. Castro en M. Rojas. (2011). Kieuwvervorming bij zalmachtigen: macroscopische, histologische, ultrastructurele en elementanalyse. Int. J. Morphol. Deel 29 (1): 45-51.
9. Ruppert, E. en R. Barnes. (1996). Ongewervelde zoölogie. McGraw - Hill Interamericana. 1114 pagina's
10. Torres, G., S. González en E. Peña. (2010). Anatomische, histologische en ultrastructurele beschrijving van de kieuw en lever van tilapia (Oreochromis niloticus). Int. J. Morphol. Deel 28 (3): 703-712.