DJURFYSIOLOGI 2 sv

1. DJURFYSIOLOGI2 sv Öppna Universitetet Cecilia Lundberg Miljö- och marinbiologi Akademigatan 1, 20500 Åbo Tel. (jobb): 02-215 3416 E-post: cecilia.lundberg@abo.fi

2. FÖRELÄSNINGAR: Fre 1.4 kl 17-20 Fre 22.4 kl 17-20 Lör 2.4 kl 9-15 Lör 23.4 kl 9-15 TENTTILLFÄLLEN: (28.4), 12.5, 2.6, 16.6 Åbo: Hanken, kl 18.00-22

3. Respiration Blodet Näring & energi Energimetabolism Temperatur & värme Osmoreglering Exkretion Rörelser, muskler, biomekanik Nerver, nervsystem Hormoner Sinnesfysiologi Program

4. Föreläsningarna baserade på: Schmidt-Nielsen, K.1997. Animal physiology, Adaptation and environment. Cambridge University Press, 5th ed. 607 s. (kap. 2-4,10-12) Figurer: Purves et al. 2004, Lifethe science of biology 7th ed. www.thelifewire.com

5. VAD ÄR FYSIOLOGI?

6. Funktionerna hos levande organimer - hur de äter, andas, rör sig osv • Mer tekniskt: deras metabolism, digestion, respiration, gastransport, cirkulation osv • Sammanfattningsvis är alla funktioner som finns hos ett dött djur och fungerar hos ett levande = djurfysiologi. • Fysiologi hör även ihop med en miljöanpassning; hur få tillräckligt med vatten för att kunna fungera, hur undvika förfrysning, hur klara av extrem hetta osv

7. Fysiologiska frågeställningar: VARFÖR? HUR? • A & O inom fysiologi: • Funktion vs struktur • Homeostas +/- feedback Upprätthållande av den inre miljön oberoende av yttre förändringar • Evolutionens roll • Adaptering; långsam, vanligen irreversibel process. Kräver flera generationer. • Acklimatisering; snabbare, reversibel. Förändringar i individens biologiska processer.

9. RESPIRATION – ANDNING

10. RESPIRATION – ANDNING • De flesta djur tillgodogör sig energi genom oxidation av föda. • Vid andningen förbrukas O2 och bildas CO2. • Syret upptas antingen direkt genom kroppsytan eller med hjälp av specifika andningsorgan. • Syre transporteras vanligen genom diffusion från yttermediet till cellerna.

11. Luftens sammansättning: O2 20.95 % CO2 0.03 N2 78.09 Ar 0.93 3 100.00 Trycket i vattnet är temperaturberoende 4.6 mm Hg = 0.61 kPa vid fryspunkten. Ökar med ökad temperatur à 760 mm Hg vid 100°C. Vid 37°C: 47 mm Hg = 6.2% av luftens volym à fysiologiska effekter av dykning och bergsklättring.

12. Gaser löser sig lättare i vatten än i luft; beroende av tryck, temperatur samt närvaro av andra ämnen. • Henrys gaslag: mängden gas som löser sig i en vätska är proportionell mot gasens partialtryck (ml O2/l) • Närvaro av salter minskar lösligheten av gaser  O2 löses 20% sämre i havsvatten jämfört med sötvatten. gas Syre (100 mm Hg) Koldioxid (100 mm Hg) 4.5 ml O2 /l 134 ml CO2 / l vatten

14. Andning i vatten • De enklaste lösningarna för gasutbyte finns hos akvatiska djur • Allra enklast: diffusion av O2 genom kroppsytan utan speciella andningsorgan och cirkulerande blod. • Ex. protozoer och plattmaskar, vilka vanligen har en rund kroppsform  minimal yta i förhållande till volymen.

15. Djur med respirationsorgan • Specifika organ med stor yta, tunn kutikula som förenklar gasutbytet. • Gälar vanligen vid vattenandning, lungor för luft. • Undantag: sjögurkor har vattenlungor.

16. För upptag av O2 i vatten Är vattnet stillastå-ende runt gälarna kommer O2 att ta slut  det krävs mekanik för att öka vatten-flödet över gälytan. 1. Gälar

17. Två alternativa metoder: • Röra gälarna genom vattnet Praktiskt endast för små organismer, t.ex. sländelarver 2. Röra vatten över gälarna Cilie- och flagellrörelser på mussel- och snäckgälar. Egna rörelser underlättar. Mer kostandaseffektivt att röra vatten långsamt över stor yta än snabbt. Stora, snabbsimmande fiskar t ex tonfisk har därför orörliga gällock.

18. Gälarna sitter som gälbågar med två rader av gälfilament. Varje filament består av rader av packade lameller. Gasutbytet sker i lamellerna, vatten rinner emellan åt ett håll, blodet flödar åt motsatt håll. Vattnet kan mista upp till 90 % av sitt O2 och gälarna fungerar mer effektivt än lungor. Vattenpumpandet över gälarna är dock energi-krävande.

19. Ram-ventilering: då fiskar simmar med öppen mun utan synliga andningsrörelser och med vattnet ständigt strömmande över gälarna. Gälar vid luftandning: Ex. landkrabbor terrestra isopoder

20. 2. Lungor • Två typer av lungor: a) diffusionslungor hos små djur; lungsnäckor, skorpioner, endel isopoder b) ventilationslungor; typiska för vertebrater (stor kropps-storlek, hög ämnesomsättning)

21. Andningsrörelser: 1. Tryckpump som fyller lungan; amfibier. 2. Sugpump; reptiler, fåglar och däggdjur.

22. Mammalielungan • Indelad i otal små säckar, alveoler, ökar ytan och underlättar gasutbyte. • Membranet som skiljer blod och luft är tunt för ett maximalt utbyte, ca 0.2 m tjock. • Den totala ytan av människans lunga är ca 100 m2, motsvarar en tennisplan, och stark nog att töjas ut 20 000 gånger/dygn. • Lungvolymen utgör 5 % av kroppsvolymen oberoende djurets storlek. • 350 cm3 frisk luft når lungorna/inandning, men lungorna töms aldrig helt, 1000 cm3 alltid kvar. Vid andning i vila innehåller lungorna 1650 cm3 luft.

24. Andningen i luft regleras i främsta hand av kon-centrationen av CO2. TillsättsCO2 i inandnings-luften ökar ventileringsvolymen. För hög CO2-koncentration har dock en narkotisk inverkan. • Hos de flesta akvatiska djur stimuleras andningen vid syrebrist.

25. Andningen hos fåglar • Fåglar har små kompakta lungor i förbindelse med tunnväggade luftsäckar och luftrum som finns mellan de inre organen och även förgrenas in i ben och skalle. • Syrekonsumtionen hos lika stora fåglar (i vila) och däggdjur är lika. • Lungvolymen hos fåglar är lite mer än hälften av däggdjurens, medan den tracheala volymen är betydligt större.

27. Fåglar saknar alveoler, har istället rör som är öppna i bägge ändor. Luften åker således inte ut och in utan passerar genom fågellungan.

28. Andningen i ägg • Ett nylagt ägg är ett mikrokosm som innehåller allt som den växande individen behöver med ett undantag: syre.  skalet bör vara genomträngligt för syre.

29. Reptilägg är mer varierande än fågelägg i frågan om skaltjocklek. Habitatet och fuktigheten var äggen läggs inverkar. • Ormar och ödlor har relativt tunna skal som kan utvidgas. Läggs i torr miljö. I fukt tar de in vatten och vidgas  kläckningen är omgivningskänslig. • Sköldpaddor har flexibla skal med kalklager  tåliga. • Krokodilägg är hårda och sköra.

30. 3. Trakéer • Tubsystem som för O2 direkt till vävnaden. Blodsystemet saknar funktion vid gastransport. Sker både med hjälp av diffusion och genom aktiv pumpning.

31. Insektandning • Insekter har en hård kutikula som är ogenomtränglig för gaser och ett skyddande vaxlager som gör dem impermeabla för vatten. • Gasutbytet sker genom ett system av luftfyllda rör, trakéer, som har kontakt med utsidan genom öppningar, spirakler, som kan kontrollera mekanismen. • Det trakeala systemet leder syre direkt till vävnaden och för CO2 i motsatt riktning oberoende av cirkulationssystemet.