1.1 โครงสร้างและการแลกเปลี่ยนแก๊สของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำจะได้รับแก๊สออกซิเจนซึ่งละลายอยู่ในน้ำ แพร่เข้าสู่อวัยวะหายใจได้โดยตรง แก๊สออกซิเจนในน้ำมีปริมาณ 0.446% เท่านั้น ซึ่งน้อยกว่าในอากาศมากเพราะในอากาศมีถึง 21% นอกจากนี้การแพร่ของแก๊สออกซิเจน ในน้ำก็ช้ากว่าในอากาศมาก ดังนั้นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำจึงต้องทำให้น้ำไหลผ่านบริเวณที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊สอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้แก๊สจำนวนมากและ เพียงพอต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำได้
1.1.1 โพรโทซัว (protozoa) โพรโทซัวเป็นโพรตีสต์ที่มีเซลล์เดียว เช่น อะมีบา พารามีเซียม จะใช้ผิวลำตัวในการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยการแพร่ (diffusion) ของแก๊สโดยตรง แก๊สออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำซึ่งมีความเข้มข้นสูงกว่าในเซลล์ของโพรโทซัวจะแพร่เข้าสู่เซลล์ ในขณะเดียวกันแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากการหายใจภายในเซลล์ก็จะแพร่ออกสู่น้ำที่อยู่ภายนอก เนื่องจากในน้ำมีความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่าภายในเซลล์ของโพรโทซัวนั่นเอง

ภาพที่ 1 พารามีเซียม
ที่มาของภาพ : https://www.desktopclass.com/wp-content /uploads/2011/05/cilia.jpegcontent/uploads/2011/05/ cilia-462x400.jpg

1.2 โครงสร้างและการแลกเปลี่ยนแก๊สของสัตว์บางชนิด
1) การแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์น้ำ
ฟองน้ำ มีรูพรุนรอบตัวและน้ำจะไหลผ่านเข้าทางรูพรุนนี้ ในขณะที่เกิดการไหลเวียนของน้ำผ่านเซลล์จะเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ทันที
ไฮดรา เป็นสัตว์ที่มีขนาดเล็กมีผิวลำตัวบาง ผิวลำตัวด้านนอกติดกับน้ำโดยตรง ส่วนผิวลำตัวด้านในมีช่องกลางลำตัว คือแกสโตรวาสคูลาร์คาวิตี (gastrovascular cavity) ซึ่งมีน้ำไหลผ่านเข้าออกทางช่องปากอยู่เสมอ ทำให้เกิด การไหลเวียนและเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ด้วย จึงทำให้เซลล์ด้านนอกและด้านในของไฮดราได้รับแก๊สออกซิเจนและถ่ายเทแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างเพียงพอ
พลานาเรีย และหนอนตัวแบนชนิดอื่น ๆ ก็ยังไม่มีระบบหายใจโดยเฉพาะเช่นกัน พลานาเรียมีเซลล์หลายชั้นแต่ไม่หนามากนัก พลานาเรียยังใช้วิธีการแพร่ของแก๊สเข้าและออกทางผิวลำตัวเช่นเดียวกับไฮดรา พลานาเรียมีผิวลำตัวแบนทำให้มีพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับน้ำมากยิ่งขึ้น การแลกเปลี่ยนแก๊สจึงเกิดได้มากและเพียงพอแก่ความต้องการของร่างกาย
หอยฝาเดียว ในขั้นการเจริญเติบโตจะมีการบิดตัวโดยหันเหงือกจากด้านหลังมาไว้ด้านหน้า เพื่อรับน้ำสะอาดเพื่อใช้ในการแลกเปลี่ยนแก๊ส สำหรับการหายใจจะใช้เหงือกซึ่งอยู่ในช่องแมนเทิลทางด้านหน้า ซึ่งมักมีหนึ่งหรือสองคู่ ในพวกที่ไม่มีเปลือก เช่น ทากทะเล (sea slug) เหงือกจะหายไปและมีโครงสร้างของเหงือกชุดใหม่เกิดขึ้นบริเวณด้านข้างหรือด้านหลังของลำตัว
หอยสองฝา ใช้เหงือกซึ่งอยู่ในช่องแมนเทิลช่วยในการหายใจ โดยที่หอยสองฝาจะมีเหงือก 1 หรือ 2 คู่ ที่เหงือกจะมีเส้นเลือดฝอยจำนวนมากทำหน้าที่รับแก๊สออกซิเจน และส่งแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเหงือก ซึ่งที่เหงือกจะมีน้ำไหลผ่านอยู่เสมอ

A หอยฝาเดี่ยว
B หอยสองฝา
ภาพที่ 2 
ที่มาของภาพ A : https://www.bloggang.com/data/b/bobtail-squid/picture/1302965504.jpg
ที่มาของภาพ B : http://morning-news.bectero.com/uploads/pic_tiny/images/news6-3(20).jpg

พวกหมึกต่าง ๆ เช่น หมึกกล้วย หมึกกระดองและหมึกสาย เป็นพวกไม่มีเปลือกจะมีเหงือก 1 คู่ เรียกว่า ไดบรานเชีย (dibranchia) อยู่ภายในช่องตัว น้ำที่ไหลผ่านลำตัวจะถูกดันออกทางช่องไซฟอน (siphon) ทำให้หมึกได้ประโยชน์ 2 ประการ คือ การแลกเปลี่ยนแก๊สเพื่อการหายใจและการเคลื่อนที่ สำหรับหมึกกล้วยมีความว่องไวสูงมากจึงต้องได้รับออกซิเจนมากด้วย ส่วนพวกหอยงวงช้าง (nautilus) ซึ่งเป็นพวกที่มีเปลือก จะมีเหงือก 2 คู่ หรือ 4 อัน อยู่ในช่อง แมนเทิล จึงได้ชื่อว่าพวก เตตระบรานเชีย (tetrabranchia) ซึ่งหมายถึงมีเหงือก 4 อัน นั่นเอง


ภาพที่ 3 การแลกเปลี่ยนแก๊สในหมึก
ที่มาของภาพ : http://www.deepseanews.com/wp-content/uploads/2010/11/internal-anatomy-of-a-squid.png

แม่เพรียง (nereis) แม่เพรียงมีอวัยวะที่ช่วยในการว่ายน้ำ ซึ่งเรียกว่า พาราโพเดีย (parapodia) ทำหน้าที่ในการหายใจ โดยที่พาราโพเดียจะมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงเป็นจำนวนมาก ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สและเลือดจะนำแก๊ส ที่แลกเปลี่ยนนี้ไปส่งยังเซลล์ทั่วร่างกาย
กุ้ง กุ้งมีเหงือกที่ใช้ในการหายใจ เหงือกของกุ้งอยู่ภายในช่องเหงือก (gill chamber) ซึ่งคลุมเซฟาโลทอแรกซ์(cephalothorax) อยู่ที่เหงือกจะมีเลือดมาเลี้ยงเป็นจำนวนมาก กุ้งจะทำให้น้ำไหลเวียนและผ่านเข้าสู่ช่องเล็ก ๆ ใกล้ ๆ รยางค์ขาเพื่อให้น้ำไหลเข้าสู่ช่องเหงือกและเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สที่เหงือกต่อไป
ดาวทะเล ดาวทะเลมีเหงือกที่ผิวลำตัว เรียกว่า เดอร์มอลบรานเชีย (dermal branchia) มีลักษณะเป็น
ถุงเล็ก ๆ ยื่นออกมา ที่เหงือกมีขนเส้นสั้น ๆ ช่วยในการโบกพัดให้น้ำที่มีออกซิเจนสูงผ่านเหงือกแล้วจะเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สขึ้นที่ส่วนนี้

ภาพที่ 4 ดาวทะเล
ที่มาของภาพ :
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT2xFwiP5rfxfKbdXo83cNif_
J0MQDSNPypCsH6PyT-AsfRUchj

ปลา ปลาใช้เหงือกในการหายใจเช่นเดียวกับปูและกุ้ง เหงือกของปลามีลักษณะเป็นแผงเรียกแต่ละแผง ว่า กิลอาช (gill arch) แต่ละกิลอาชจะมีแขนงแยกออกมาเป็นซี่ ๆ มากมายเรียกแต่ละซี่นี้ว่า กิลฟิลาเมนต์ (gill filament) ในแต่ละกิลฟิลาเมนต์จะมีส่วนที่นูนขึ้นมาเรียกว่า กิลลาเมลลา (gill lamella) ซึ่งภายในกิลลาเมลลาแต่ละอันจะมีร่างแหของเส้นเลือดฝอยอยู่และบริเวณนี้จะเป็นบริเวณที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊สซึ่งเป็นการเพิ่มพื้นที่
ที่จะสัมผัสกับน้ำได้มากขึ้น ทำให้ออกซิเจนในน้ำแพร่เข้าสู่เส้นเลือดฝอย ภายในเหงือกได้อย่างเพียงพอและในขณะเดียวกันแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ใน
เส้นเลือดฝอยก็จะแพร่ออกจากเส้นเลือดฝอยเข้าสู่น้ำรอบตัวปลาได้อย่างดีด้วย นอกจากนี้ปลายังว่ายน้ำอยู่เสมอ ทำให้น้ำที่มีออกซิเจนผ่านเข้าทางปาก
และผ่านออกทางเหงือกอยู่ตลอดเวลาจึงช่วยให้มันแลกเปลี่ยนแก๊สได้ดีขึ้น ถ้าสังเกตจะเห็นว่ากระดูกปิดเหงือก (operculum) ของปลาจะขยับอยู่ตลอดเวลา ซึ่งจะทำให้เกิดการหมุนเวียนของน้ำที่เหงือกดียิ่งขึ้นและเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ดียิ่งขึ้นด้วย

ภาพที่ 5 โครงสร้างที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนแก๊สของปลา
ที่มาของภาพ : http://2.bp.blogspot.com/-QCbtAiNmnTc/UqMheSzsZRI/AAAAAAAAClA/KTX_3lNEtb8/s1600/8.jpg

2) การแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์บก
ไส้เดือนดิน (earth worm) ไส้เดือนดิน ใช้ผิวลำตัวในการแลกเปลี่ยนแก๊ส ที่ผิวลำตัวของไส้เดือนดินจะเปียกชุ่มอยู่เสมอ ออกซิเจนในอากาศจะละลายน้ำที่เคลือบอยู่ที่ผิวลำตัวของไส้เดือนดินแล้วจึงแพร่เข้าสู่เส้นเลือดฝอยที่กระจายอยู่ใต้ผิวหนังของไส้เดือนดิน ไส้เดือนดินมีระบบหมุนเวียนเลือดจึงนำแก๊สออกซิเจนที่ผิวลำตัวไปส่งให้กับเซลล์ต่าง ๆ ได้ทั่วตัวในขณะเดียวกันก็นำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากเซลล์ทั่วตัวมายังผิวลำตัวเพื่อแพร่ออกสู่อากาศต่อไป การที่ไส้เดือน มีระบบหมุนเวียนเลือดทำให้ออกซิเจนถูกลำเลียงไปยังเซลล์ต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น ผิวลำตัวไส้เดือนจะมีปริมาณออกซิเจนต่ำอยู่เสมอ จึงเกิดการแพร่ของออกซิเจนเข้าสู่ผิวลำตัวได้ตลอดเวลา

ภาพที่ 6 ไส้เดือนดิน
ที่มาของภาพ: http://www.vcharkarn.com/userfiles/102893/1%20(42).jpg

แมงมุม (spider) แมงมุมหายใจด้วยบุคลัง (book lung) ซึ่งประกอบด้วยห้องเล็ก ๆ ที่ติดต่อกับอากาศภายนอกได้ ภายในห้องเล็ก ๆ นี้จะมีเยื่อซึ่งมีลักษณะเป็นแผ่นบางเรียงซ้อนกันเป็นขั้น ๆ แบบเล่มหนังสือ แก๊สออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่ของเหลวภายในบุกลัง และถูกลำเลียงไปยังส่วนต่าง ๆ ทั่วตัวของแมงมุม ในขณะเดียวกันก็ลำเลียงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากเนื้อเยื่อมากำจัดออกที่บุคลังด้วย

ภาพที่ 7 แมงมุม
ที่มาของภาพ :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e7/Spider_internal_anatomy-fr.svg/800px-Spider_internal_anatomy-fr.svg.png

แมลง (insect) แมลงใช้ระบบท่อลม (tracheal system) โดยที่ระบบท่อลมประกอบด้วยรูเปิด (spiracle) ที่บริเวณส่วนอกและส่วนท้อง ท่อลมของแมลงจะแทรกกระจายเข้าสู่ทุกส่วนของร่างกายทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส ในขณะหายใจลำตัวของแมลงจะมีการเคลื่อนไหวและขยับอยู่เสมอ ทำให้อากาศไหลเข้าทางรูเปิด (spiracle) และเข้าสู่ถุงลม (air sac)แล้วจึงผ่านไปตามท่อลมและท่อลมย่อย ซึ่งมีผนังบางทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้อย่างดี ดังนั้นระบบหมุนเวียนเลือดของแมลงจึงไม่ค่อยมีความสำคัญมากนัก เพราะเนื้อเยื่อได้รับแก๊สออกซิเจนจากท่อลมย่อยโดยตรงอยู่แล้ว
ระบบท่อลมของแมลงไม่มีระบบของเหลวอยู่ภายใน ยกเว้นที่ส่วนปลายของท่อลมย่อยเท่านั้นเพราะท่อลมนั้นแตกแขนงและแทรกอยู่ทั่วตัวแมลง ส่วนบุกลังของแมงมุมจะมีของเหลวช่วยในการลำเลียงแก๊สไปยังเนื้อเยื่อ เนื่องจากบุกลังไม่ได้ แตกแขนงและแทรกเข้าไปในตัวแมงมุมอย่างท่อลมของแมลง

ภาพที่ 8 การแลกเปลี่ยนแก๊สของแมลง
ที่มาของรูป : http://www.vcharkarn.com/userfiles/102893/1%20(43).jpg

กบ (frog) กบในขณะที่เป็นตัวอ่อน เรียกว่า ลูกอ๊อด อาศัยอยู่ในน้ำ หายใจด้วยเหงือก ซึ่งอยู่ภายนอกลำตัว(external gill) แต่เมื่อกบเจริญเติบโตขึ้นกบจะหายใจด้วยปอด (lung) และผิวหนัง กบมีปอด 1 คู่ ห้อยอยู่ภายในช่องตัว ผนังด้านในของปอดกบจะย่น ทำให้เพิ่มพื้นที่ในการแลกเปลี่ยนแก๊สได้มากขึ้น ที่ปอดกบจะมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงจำนวนมากเพื่อช่วยการแลกเปลี่ยนและลำเลียงแก๊ส กบ ไม่มีกะบังลม ไม่มีซี่โครงและกล้ามเนื้อกระดูกซี่โครง จึงมีการหายใจแตกต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมโดยทั่วไป
นก (aves) นกเป็นสัตว์ที่ใช้พลังงานสูง ดังนั้นระบบหายใจของนกจึงต้องดีมาก ปอดนกมีขนาดเล็กแต่นกจะมีถุงลม (air sac) ซึ่งเจริญดีมากและมีกระดูกซี่โครงด้วย ในขณะหายใจเข้ากระดูกอกจะลดต่ำลง ถุงลมขยายขนาดขึ้น อากาศจะผ่านเข้าสู่หลอดลมแล้วเข้าสู่ถุงลมที่อยู่ตอนท้าย ส่วนอากาศที่ใช้แล้วจะออกจากปอดเข้าสู่ถุงลมตอนหน้า ในขณะที่หายใจออก อากาศจากถุงลมที่อยู่ตอนท้ายจะเข้าสู่ปอดทำให้ปอดพองออกและอากาศจากถุงลมตอนหน้าถูกขับออกนอกร่างกายต่อไปเป็นอย่างนี้อยู่เสมอ

ภาพที่ 9 การแลกเปลี่ยนแก๊สในนก
ทีมาของรูปภาพ : https://th.hoboetc.com/images/obrazovanie/dihatelnaya-sistema-ptic-funkcii-stroenie.jpg

ถุงลมไม่ได้ทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนแก๊ส แต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทอากาศให้แก่ปอดได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ถุงลมยังอาจแทรกเข้าไปในกระดูกด้วย ทำให้กระดูกของนกกลวงและเบา จึงเหมาะในการบินเป็นอย่างมาก
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม (mammal) สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมมีระบบหายใจดีมาก โดยประกอบด้วยถุงลม
เล็ก ๆ ที่เรียกว่า แอลวีโอลัส (alveolus) มีกล้ามเนื้อกะบังลม (diaphragm) และกล้ามเนื้อกระดูกซี่โครงช่วยในการหายใจ ทำให้อากาศเข้าและออกจากปอดได้เป็นอย่างดี


 
 
Go to the top