Ewolucja oddychania

Oddychanie jest funkcją organizmu, dzięki której dostarczany jest tlen dla całego organizmu oraz usuwany jest z tego organizmu dwutlenek węgla. Tlen dostarczany do organizmu niezbędny jest w wielu przemianach metabolicznych ( m.in. w procesach utleniania związków organicznych ), które są źródłem energii dla całego organizmu. Jednym z produktów procesów utleniania jest dwutlenek węgla który usuwany jest również za pomocą układu oddechowego. Oddychanie ma tez istotne znaczenie w utrzymywaniu stałego pH w organizmie.

Wszystkie organizmy, rośliny i zwierzęta pobierają tlen pobierają tlen z powietrza atmosferycznego lub z wody. Do tych środowisk wydalany jest również powstały w procesach metabolicznych dwutlenek węgla. U człowieka i większości kręgowców narządem oddechowym są płuca. Wymiana gazowa zachodzi na powierzchni pęcherzyków płucnych w których krąży krew w naczyniach włosowatych. W krwi następuje wymiana dwutlenku węgla na tlen zawarty w powietrzu wdychanym do płuc. Proces oddychania u człowieka zachodzi w następujący sposób.

W czasie wdechu następuje wciągniecie powietrza do płuc. Tlen zawarty w powietrzu przedostaje się poprzez pęcherzyki płucne do krwi i jest rozprowadzany po całym organizmie. W czasie licznych procesów utleniania w tkankach zużywany jest tlen oraz produkowany dwutlenek węgla. Dwutlenek droga krwionośna dostaje się do pęcherzyków płucnych, wydzielany do powietrza zawartego w płucach i wydalany z organizmu czasie wydechu.

Procesy zachodzące w tkankach związane ze zużyciem tlenu określa się jako oddychanie wewnętrzne. Z kolei wszystkie przemiany , które mają na celu ułatwienie transportu tlenu po całym organizmie oraz usunięcie z niego dwutlenku węgla określane są mianem oddychania zewnętrznego. Aby powietrze mgło być wessane do płuc musi się zwiększyć ich objętość w celu wytworzenia podciśnienia. Umożliwiają to liczne mięsnie międzyżebrowe oraz przepona-poprzeczna błona mięśniowa. W momencie wydechu mięsnie te uciskają klatkę piersiową, dzięki czemu wypychane jest powietrze z płuc. Człowiek oddycha z częstotliwością 14-18 oddechów na minutę . W czasie jednego wdechu do płuc pobierana jest objętość powietrza w ilości około 500 ml, taka sama ilość powietrza jest usuwana w czasie wydechu.. Po spokojnym wdechu można pobrać do płuc jeszcze dodatkową ilość powietrza , nazywane powietrzem uzupełniającym. Natomiast powietrze, które można jeszcze wydalić po spokojnym wydechu nazywane jest powietrzem zapasowym. Ten maksymalny wydech ma objętość około 1500ml. Istnieje także pewna ilość powietrza w płucach która pozostaje w nich zawsze, nawet po najsilniejszym wydechu. Jest to powietrze zalegające, o objętości około 1200ml. Dzięki powietrzu zalegającemu płuca nie zapadają się w czasie wydechu. Powietrze to można usunąć dopiero po otwarciu klatki piersiowej, lecz dzięki dużej sprężystości płuc nie jest możliwe usunięcie całkowitej jego objętości.

Wszystkie te pojemności stanowią łącznię pojemność życiową płuc, którą można zmierzyć specjalnym aparatem- spirometrem. Dzięki takim badaniom określa się wydajność oddechową tkani płucnej i objętość płuc.

Ośrodki odpowiedzialne za kontrolę procesów oddechowych znajdują się w mózgu. Reguła one na zmiany stężenia tlenu we krwi oraz zmiany jej pH. Gdy stężenie tlenu we krwi jest za niskie, a dwutlenku węgla za wysokie, spada pH krwi co jest bodźcem dla układu nerwowego, który odpowiada na tę sytuację zwiększając częstotliwość i głębokość oddechów.

U innych organizmów oddychanie może zachodzić na różne sposoby. U zwierząt niższych najprostszym sposobem jest oddychanie poprzez skórę, występuje ono m.in. u wypławka i gąbek. Często oddychanie to wspomaga wytwarzanie odpowiednich struktur zwiększających powierzchnię na której zachodzi wymiana gazowa lub bogate unaczynienie skóry ( np. u pijawek i dżdżownic ). Zwierzęta wodne oraz larwy płazów oddychają za pomocą strzel. Natomiast owady oddychają tchawkami- rurkowatymi tworami, gdzie wymiana gazowa zachodzi poprzez dyfuzję.

U niektórych owadów oddychanie może odbywać się bez udziału tlenu. Oddychanie beztlenowe charakterystyczne jest dla organizmów żyjących w środowisku, w którym nie ma tlenu lub jego stężenie jest znikome. Takie warunki panują w zbiornikach wodnych na dużej głębokości ,na terenach bagiennych jak również wewnątrz organizmu. Wnętrze ciała niektórych zwierząt zamieszkują pasożyty. Często organizmy oddychające beztlenowo przeniesione do warunków tlenowych potrafią się do nich zaadoptować. Jedynie dla niektórych bakterii ściśle beztlenowych tlen jest zabójczy.

W czasie oddychania beztlenowego wydzielana jest energia powstała z przemiany glukozy w kwas mlekowy lub bursztynowy a nawet w kwasy tłuszczowe. Proces beztlenowego rozkładu glukozy nazywamy glikolizą.

Oddychanie występuje także u roślin. Oddychanie roślinne z udziałem tlenu wymaga substratu w postaci cukru sześciowęglowego. Oddychanie beztlenowe występuje bardzo rzadko.

Szczegółowa budowa narządów i organelli biorących udział w oddychaniu.

U zwierząt najmniej uorganizowanych , wymiana gazowa zachodzi poprzez komórki budujące powłokę ich ciała. Szczególnie łatwo respiracja zachodzi u organizmów , których ciało zbudowane jest tylko w dwóch warstw komórek, np. u żebropławów, parzydełkowców i gąbek. Wymiana gazowa zachodzi w każdej komórce ich ciała. Przez powłoki ciała oddychają również robaki płaskie, obłe i wstężnice. Ciała tych zwierza nie są dużych rozmiarów a procesy metaboliczne zachodzą w dość niskim tempie, w związku z czym taki rodzaj oddychania jest dla nich zupełnie wystarczający. Pierwsze narządy oddechowe występują u organizmów o trójwarstwowej budowie. U zwierząt tych występuje już wtórna jama ciała. Jedna z tych trzech warstw- mezoderma oddziela organy wewnętrzne od powłok ciała. Dyfuzja gazów w organizmach bezkręgowców o trójwarstwowej budowie ciała jest wspomagana poprzez liczne poszerzenia powierzchni ciała w postaci wypukleń i fałdów. Na większej powierzchni ciała możliwa jest większa wydajność wymiany gazowej.

U osłonic , półstrunowców i bezczaszkowców aparat oddechowy stanowią szpary skrzelowe.

Różnego rodzaju uwypuklenia ciała w toku ewolucji przekształciły się w narządy oddechowe. Skrzela są uwypukleniami ciała , które pokryte są dodatkowo siecią naczyń włosowatych.

Natomiast wpuklenia do wnętrza ciała tworzą, w zależności od budowy morfologicznej , tworzą skrzelotchawki, płucotchawki lub tchawki.

Skrzelotchawki i skrzela są aparatami oddechowymi przede wszystkim zwierząt wodnych, natomiast zwierzęta lądowe oddychają płucotchawkami. Skrzela mogą wystawać ponad powierzchnię ciała jak u np. pierścienic lub osadzone są na odnóżach ( skorupiaki niższe ). Często ze względu na delikatną budowę, skrzela umieszczone są w specjalnych zagłębieniach ciała , które dodatkowo okryte są płaszczem np. u mięczaków. U wyższych skorupiaków skrzela schowane są pod pancerzem. Tak ukryte narządy oddechowe wymagają specjalnych mechanizmów, które doprowadzały by wodę do nich i umożliwiały by efektywną wymianę gazową. U niektórych skorupiaków, np. krabów przepływ jednokierunkowy wody jest wytwarzany dzięki płytce oddechowej zbudowanej z kutykuli , która poruszana jest za pomocą specjalnych mięśni. Ruch płytki wywołuje przepływ wody do skrzeli.

U gatunków ślimaków , które zmieniły wodny tryb życia na lądowy obserwuje się zanik skrzeli. Zwierzęta te oddychają poprzez jamę płaszczową , której powierzchnia jest bogato ukrwiona ,a więc respiracja odbywa się poprzez powłoki skórne.

Większość pajęczaków oddycha za pomocą płucotchawek. Narządy te znajdują się wewnątrz ciała i zbudowane są z komory , której osadzone są równolegle do siebie liczne blaszki. Blaszki te są cienkościenne i bogato ukrwione, są one miejscem w którym dochodzi do wymiany gazowej. Wymiana gazów oparta jest na zasadzie dyfuzji. Wlot do płucotchawek stanowią niewielkie otwory nazywane stygmami lub przetchlinkami. U niektórych pajęczaków obserwowane są ruchy oddechowe, dzięki którym zwiększa się objętość komór oraz usprawniona jest dyfuzja.

Tchawki rozpoczynają się podobnie jak skrzela przetchlinkami, jednak nie tworzą wewnątrz ciała dużej komory , lecz system rozgałęziających się rurek. Rurki te rozgałęziają się coraz bardziej docierając do wszystkich tkanek i narządów.

Wnętrze tych rurek pokryte jest warstwą chitynową ( wpuklenia tworzące skrzelotchawki są pochodzenia ektodermalnego ). Chityna tworzy w rurkach spiralne zgrubienia, dzięki którym

tchawki są sprężyste i odporne na zgniecenie. Krańcowe, najmniejsze i najdelikatniejsze rurki -tracheole nie są pokryte warstwą chitynową ponieważ stanowią one właściwy aparat oddechowy. Pozostałe rurki pokryte chityną są jedynie drogami którymi doprowadzane jest powietrze. Za pomocą tchawek oddychają owady, wije , pazurnice oraz niektóre pajęczaki.

Tchawki stanowią dość dobrze wydajny system oddechowy ponieważ poprzez system rurek powietrze jest oprowadzane do każdej komórki. U zwierząt oddychających skrzelami i płucotchawkami oddychanie zewnętrzne jest oddzielone od wewnętrznego, ponieważ aby tlen doprowadzony do układu oddechowego mógł dotrzeć do tkanek , musi być jeszcze rozprowadzany poprzez krew po całym organizmie.

Skrzelotchawki są uwypukleniami entodermalnymi , w wnętrzu których umieszczony jest system tchawek. Tchawki te tworzą system zamknięty a gazy istotne w oddychaniu dyfundują do niech na zasadzie dyfuzji. Skrzelotchawkami oddychają larwy owadów wodnych.

U pewnych bezkręgowców, tzn. osłonic, półstrunowców i bezczaszkowców jako aparaty oddechowe służą szpary skrzelowe. Szpary skrzelowe to otwory w ścianie ciała i przełyku. Woda , która dostaje się do organizmu wraz z pokarmem uchodzi z niego poprzez te otwory. Ściany szpar są dobrze ukrwione, dzięki czemu może zachodzić tam wymiana gazowa.

Przyjmuje się że szpary skrzelowe są homologami skrzeli.

Oddychanie u kręgowców.

Układ oddechowy określa się jako zespół narządów dzięki ,którym możliwa jest wymiana gazów zawartych w środowisku i w krwi danego organizmu. U kręgowców wodnych system ten stanowią skrzela workowate lub łukowate. Skrzela workowate występują u kręgoustych i osadzone są na workach skrzelowych. Skrzela łukowate oparte są na łukach skrzelowych i są typowe dla ryb. Między łukami skrzelowymi istnieją szpary skrzelowe uchodzące do gardzieli. Szpaty te mogą uchodzić bezpośrednio do powierzchni ciała ( spodouste ) lub do komory skrzelowej, otoczonej wieczkiem skrzelowym.

U kręgowców lądowych układ oddechowy oprócz wymiany oddechowej spełnia także ważne funkcje w procesie termoregulacji, gospodarce wodnej a także jako narząd głosowy. Układ oddechowy tych zwierząt stanowią płuca oraz drogi oddechowe. U zwierząt tych rozpoczyna się on jama nosową . W skład jemy wchodzą : przedsionek , jama nosowa właściwa dzieląca się na część węchową i oddechową a także przewód gardzielowo- nosowy. Najbardziej zaawansowaną budowę jamy nosowej posiadają ssaki, ptaki i niektóre gady, np. krokodyle. Na ścianach jamy nosowej ulokowane są blaszki kostne lub chrzęstne, które wyścielone są nabłonkiem węchowym lub śluzówką. Blaszki te nazywane są muszlami nosowymi.

W jamie nosowej zlokalizowane są trzy muszle : nosowa i szczękowa w części oddechowej i sitowa w odcinku węchowym. Odcinek węchowy jamy stanowi prawidłowy aparat węchu. Natomiast odcinek oddechowy służy do oczyszczania, nawilżania i ogrzewania powietrza dostającego się do dróg oddechowych. Dalszą część układu oddechowego stanowią : krtań i oskrzela. Krtań jest dość krótkim przewodem , który rozpoczyna się pierścieniem zbudowanym z komórek chrząstki nalewkowatej a kończy się ujściem do tchawicy. Jama krtani zbudowana jest z mięśni oraz chrząstek. Wewnątrz niej znajdują się fałdy głosowe czyli struny głosowe. Struny głosowe zbudowane są z fałdów śluzówki, utrzymujące swój kształt dzięki mięśniom i więzadłom.

W wyniku drgań jakie wywołuje przepływ wydychanego powietrza przez te fałdy , powstaje głos.

U ptaków , miejscem gdzie powstaje głos jest dolna krtań , w pobliżu rozgałęzienia tchawicy.

U niektórych ssaków ( np. małp ), w krtani występują rezonatory dźwięku, które utworzone są z uchyłków ściany , tzw. worków krtaniowych. Pewne gatunki nietoperzy ( np. z rodziny rudawkowatych ) posiadają tak rozbudowaną krtań, że zajmuje ona prawie cały obszar klatki piersiowej , w wyniku czego serce i płuca umieszczone są niżej i w położeniu bocznym.

Nietoperze i walenie mają oddzielona krtań od przewodu pokarmowego, dzięki czemu mogą one zarazem połykać pokarm i oddychać.

Tchawica jest rurą wzmocnioną pierścieniami chrzęstnymi , dzieli się przed płucami na oskrzela główne, lewe i prawe. Oskrzela i tchawica pokryte są nabłonkiem migawkowym.

Płuca mogą być workowate lub zbudowane z kapilar ( płuca tubularne ). Płuca tubularne są charakterystyczne dla ptaków. Natomiast płuca workowate występują u ssaków, gadów i płazów. Jednostka budującą płuca tabularne są małe kapilary powietrzne , które obleczone są siecią naczyń włosowatych i przez które przepływa strumień powietrza. Kapilary te łączą się oboma końcami z oskrzelami.

Płuca workowate mają strukturę gąbczastą , są cienkościenne i rozciągliwe.

Najprostszą budowę płuc obserwuje się u hatterii i płazów. Płuca te są gładkimi lub pofałdowanymi workami. Powietrze do płuc doprowadzane jest dzięki ruchom dna jamy ustnej i zamykaniu i otwieraniu nozdrzy.

U gadów zasysanie powietrza do płuc wywołane jest ruchami klatki piersiowej. U żółwi specyficzne mięśnie uciskają na trzewia, których zmiana położenia wywołuje rozszerzenie lub skurczenie płuc.

Ssaki posiadają najlepiej rozwinięte płuca o budowie gąbczastej. Często płuca podzielone są na płaty oraz posiadają wgłębienie w okolicy śródpiersiowej. Oskrzela główne rozgałęziają się na coraz mniejsze i węższe. Najmniejsze gałązki zwane są oskrzelami oddechowymi. Oskrzela oddechowe zakończone są pęcherzykami płucnymi. Pęcherzyki gromadzą się w skupiska tworzące grona , a te z kolei tworzą zraziki. Pęcherzyki płucne zbudowane są z cienkiej warstwy nabłonka co umożliwia dyfuzje gazów miedzy powietrzem w pęcherzykach i krwią w naczyniach włosowatych. Przepływ powietrza przez układ oddechowy warunkują rytmiczne skurcze mięśni otaczające klatkę piersiową oraz przepona- poprzeczna błona mięśniowa.

Technika oddychania u ptaków jest inna niż u wszystkich organizmów oddychającymi płucami. Płuca ptaków nie są tak elastyczne i rozciągliwe jak płuca pozostałych zwierząt. Zbudowane one są z oskrzeli głównych, które rozgałęziają się tworząc oskrzela pierwszorzędowe, potem drugorzędowe i w największej ilości trzeciorzędowe. Z oskrzeli trzeciorzędowych uchodzą cieniutkie kapilary łączące się drugim końcem z innymi oskrzelami trzeciorzędowymi. U ptaków, zarówno w czasie wdechu i wydechu przez płuca przepuszczany jest strumień świeżego powietrza. Bardzo pomocne w oddychaniu są worki powietrzne leżące wewnątrz jamy ciała a czasem też wewnątrz kości długich. Worki powietrzne przepychają powietrze przez płuca, zapewniając dużą wydajność oddechową. Worki te stanowią także rezerwuar powietrza.

Istnieją jeszcze inne sposoby oddychania. Wśród zwierząt obserwuje się oddychanie skórne , poprzez pęcherz pławny , błonę gardzieli i jamy ustnej oraz w uchyłkach niektórych narządów , na przykład skrzeli lub kloaki.

Szczegółowa budowa elementów układu oddechowego.

Jama nosowa.

Powietrze może być wdychane poprzez jamę ustną lub nosowa . Najczęściej odbywa się jednak przez nos. W jamie nosowej powietrze jest oczyszczane z zanieczyszczeń w nim zawartych ( kurz, bakterie) oraz ulega ogrzaniu. W jamie nosowej występuje fałd zwany małżowiną, dzięki któremu powietrze w jamie wprowadzane jest w ruch wirowy. Takie oczyszczone i ogrzane powietrze dostaje się z jamy nosowej do tchawicy. Dnem jamy nosowej jest podniebienie , które stanowi zarazem sklepienie jamy ustnej.

Jama ustna.

Jam ustna ograniczona jest z przodu wargami , natomiast tylnym końcu połączona jest z gardłem. Dno jamy ustnej w większości zajmuje język , sklepienie tworzy podniebienie. Stanowi ona początkowy odcinek zarówno układu oddechowego ( jeśli oddychamy przez usta ) jak i pokarmowego. Pełnie bardzo ważna rolę w czasie mówienie, układ ust i języka w jamie gębowej warunkuje powstawanie odpowiednich głosek.

Gardło.

Jest ono wspólnym odcinkiem układu oddechowego pokarmowego. Przez gardło przechodzą rozdrobnione kęsy pokarmu oraz powietrze pobrane przez jamę nosową i ustną.

Gardło łączy obie te jamy z przełykiem. Zbudowane jest w kształcie lejka , którego wnętrze pokryte jest śluzem ,który ułatwia przechodzenie przez niego pokarmu. Śluz nawilża oraz oczyszcza z zanieczyszczeń powietrze doprowadzane do płuc.

Krtań.

Krtań stanowi rurę łączącą gardło z tchawicą . Ma ona długość 5 centymetrów , zbudowana jest z dziewięciu giętkich chrząstek , które połączone są więzadłami i mięśniami zapewniające sztywność. Funkcja krtani jest wydawanie dźwięków oraz zapewnienie drożności układu oddechowego. W wewnątrz krtani są poprzecznie rozciągnięte fałdy tworzące struny głosowe. W czasie przepływu strumienia powietrza poprzez krtań struny głosowe są wprowadzane w drgania, czego efektem jest dźwięk i mowa ( u ludzi ).

Tchawica.

Tchawica jest rurą o długości około 12 centymetrów i szerokości około 2,5 centymetra. Tchawice budują kilkadziesiąt chrząstek o kształcie księżycowatym , połączonych ze sobą za pomocą więzadeł. Dzięki takiej budowie tchawica utrzymuje swój kształt w czasie oddychania i nie odkształca się. Jest sztywna rurą , która łączy krtań z płucami. Tchawica wyścielona jest komórkami różnego rodzaju. Występują tu komórki śluzowe , wyłapujące drobinki zanieczyszczeń oraz komórki zaopatrzone w specjalne rzęski , które ułożone są w ten sposób, że ich końcówki skierowane są ku krtani. Rzęski te tworzą tzw. nabłonek migawkowy. Nabłonek migawkowy wyściełający wnętrze tej rury wychwytuje pył i zanieczyszczenie z powietrza i kieruje je do gardła. W gardle cząstki te pobudzają komórki odpowiedzialne za odruch wykrztuśny ,dzięki czemu są one wydalane z organizmu.

Oskrzela.

Oskrzela powstają przez rozdzielenie się tchawicy na dwie gałęzie. Gałęzie te są sztywnymi rurkami , które rozgałęziają się na kolejne , coraz węższe. Sztywność oskrzelom nadają chrząstki z których są one zbudowane. Chrząstki te układają się w kształt pierścieni, dzięki którym oskrzela są ciągle drożne co zapewnia stały, nieprzerwany przepływ powietrza przez te struktury. Rozgałęziające się oskrzela tworzą coraz bardziej skomplikowaną sieć stworzoną z mniejszych gałęzi na nazywaną drzewem oskrzelowym. Zakończenia najcieńszych oskrzeli stanowią pęcherzyki płucne , które otoczone są siecią naczyń krwionośnych. W krwi przepływającej w tych naczyniach , dochodzi właśnie do wymiany gazowej z powietrzem zawartym w płucach.

Płuca.

Płuca są parzyste i występują jako prawe i lewe zlokalizowane po dwóch stronach ciała. Oba płuca są podzielone na płaty. Prawe płuco jest większe i zbudowane jest z trzech płatów. Lewe płuco natomiast jest mniejsze, dwupłatowe i posiada jeszcze wgłębienie tzw. wycisk sercowy , miejsce w którym osadzone jest serce. Płuca otacza podwójna błona zwana opłucną, która ma za zadanie chronić płuca i oddzielić je od jamy ciała. Od dołu płuca ograniczone są od jamy brzusznej przeponą - specyficzną błoną mięśniową .

Powietrze dostające się do płuc poprzez przewody oddechowe jest rozprowadzane po całej ich powierzchni poprzez rozgałęziony mocno system oskrzelowych. Ostatecznie powietrze dociera do pęcherzyków płucnych , gdzie zachodzi wymiana gazowa.

W płucach , do powietrza wydzielany jest dwutlenek węgla powstały w czasie wielu przemian metabolicznych. Powietrze wzbogacone w dwutlenek węgla a zubożone o tlen zostaje wydalone na zewnątrz organizmu.

Ewolucja układu oddechowego.

Strukturami , które mogły być wyjściowymi do ewolucji płuc były uchyłki w przewodach pokarmowych ryb kopalnych. Uchyłki te mogły wyewoluować w płuca lub w pęcherz pławny. Z ryb posiadających te wyrostki mogły wyewoluować współczesne zwierzęta, które oddychają płucami. Pęcherz pławny będący druga linia rozwojową uchyłków przewodu pokarmowego może służyć jako narząd oddechowy, jednak częściej pełni funkcje jako struktura , która nadaje wyporność rybie. W organizmach ryb najczęściej występuje jeden pęcherz pławny, choć zdarzają się w większej ilości a także o różnych kształtach. W pęcherzu występują bardzo specyficzne rodzaje komórek. Komórki w przedniej jego części mają zdolność wychwytywania tlenu z krwi, natomiast komórki tylnej części pęcherza wyłapują go z powrotem do naczyń krwionośnych. Taka niesamowita zdolność pęcherza pławnego umożliwia przepływ tlenu, dzięki któremu ryba może utrzymać się na znacznej głębokości bez poruszania mięśniami. Niektóre ryby występuje połączenie poprzez kości pęcherza pławnego w błędnikiem . System ten umożliwia ocenianie rybie głębokości na jakiej się znajduje . Często mówi się że tego typu ryby mają wbudowany głębokościomierz.

U pewnych gatunków ryb takich jak żabnica Lophius piscatorius i Peristedion pęcherz pławny jest narządem , dzięki któremu mogą one wydawać nieskomplikowane dźwięki. Możliwe jest to dzięki skurczom mięśni wokół pęcherza, co powoduje powstanie wibracji w zawartym w nim powietrzu.

Formami pośrednimi pomiędzy rybami a kręgowcami lądowymi są ryby dwudyszne. Współcześnie żyje niewiele przedstawicieli tych ryb. Żyją one w dorzeczu Amazonki i Nilu oraz w niektórych rzekach australijskich. Te ciekawe ryby żyjąc w wodzie oddychają za pomocą skrzeli , natomiast w okresie suszy , gdy poziom wód w rzekach bardzo się obniża przebywają one w mule i oddychają pęcherzem pławnym. Ryby te posiadają jeden pęcherz lub dwa , które maja prostą workowatą budowę. O ewolucyjnej przewadze tych ryb świadczy obecność tętnic płucnych.

U płazów płuca są dość prostej budowy. U ogoniastych przedstawicieli płazów z rodziny Necturus są one podłużne o gładkiej powierzchni. U ropuch i żab płuca są delikatnie pofałdowane co ma na celu zwiększenie ich powierzchni oddechowej. Płazy nie posiadają wykształconej klatki piersiowej i odpowiednich mięśni, dzięki który powietrze mogłoby być wtłaczane do płuc. Do tego celu służą ruchy dna jamy gębowej i zastawek w nozdrzach. Żaby mogą oddychać jedynie przy zamkniętej jamie gębowej. W czasie wdechu dno jamy jest obniżane i powietrze poprzez nozdrza i skurcze mięsni krtani doprowadzane jest do płuc.

Ewolucja układu oddechowego związana jest z coraz większą komplikacja budowy płuc, tzn. płuca u zwierząt wyższych mają zwiększoną powierzchnię poprzez liczne pofałdowania ich powierzchni. Najbardziej zaawansowaną budowę mają płuca ssaków, które zbudowane są z ogromnej liczby pęcherzyków, które zwiększają maksymalnie powierzchnię.

U niektórych gadów, np. u kameleona do płuc dołączone są worki powietrzne , które mogą być napełniane powietrzem w chwili zagrożenia zwierzęcia. Napełnione powietrzem worki zmieniają kształt ciała zwierzęcia , co ma na celu odstraszenie drapieżników.

Worki powietrzne są także elementem budowy układu oddechowego u ptaków. Ptaki posiadają kilka takich worków w swoim ciele. Leżą one pomiędzy organami , czasem wchodzą do kości długich. W czasie wdechu ptaka, powietrze z płuc zasysane jest do worków powietrznych. Ptaki poprzez swoją zdolność do latania nie mogą zmieniać objętości klatki piersiowej, ponieważ służy ona jako miejsce oparcia wielu mięśni uczestniczących w mechanizmie lotu. Dlatego ruchy skrzydeł w czasie lotu wywołują skurcze mięśni , które uciskają na worki powietrzne i powietrze z nich może być wpompowane do płuc. Worki powietrzne służą jako miechy tłoczące powietrze do płuc. Wraz z uniesieniem skrzydeł ptaka następuje wdech i wtłoczenie powietrza do płuc i worków powietrznych , a po ich opuszczeniu- wydech ( ucisk na worki powietrzne powoduje wypchnięcie powietrza z płuc).

Proste mechanizmy oddychania.

Czasem do oddychania zwierzęta ni potrzebują skomplikowanych struktur i narządów. Z reguły dotyczy to prostych organizmów bezkręgowych, choć istnieją także zwierzęta kręgowe o nieskomplikowanym systemie oddechowym. Mowa tu o oddychaniu skórnym. Najczęściej przez powłoki skórne oddychają proste bezkręgowce, wymiana gazowa zachodzi na zasadzie dyfuzji. Niektóre bezkręgowce np. płazy uzupełniają swój system oddechowy oddychaniem skórnym. Wymiana gazowa może zachodzić także na powierzchni błony jamy gardzielowej i gębowej. Taki prymitywny sposób oddychania nazywamy zewnętrznym. Innym rodzajem oddychania zewnętrznego jest oddychanie poprzez struktury zwane skrzelami. Skrzela są to uwypuklania w postaci cienkościennych worków, bogato unaczynionych, na powierzchni których zachodzi wymiana gazowa. Za pomocą skrzeli oddychają takie organizmy jak : mięczaki ( np. ostrygi, ośmiornice ), ryby ,liczne stawonogi takie jak kraby, pająki, krewetki. Oddychanie skrzelowe nie jest obserwowane u owadów. Ze względu na prostą budowę skrzeli i brak dróg oddechowych, u zwierząt skrzelodysznych wykształcił się odpowiedni mechanizm doprowadzania wody do aparatu oddechowego. Źródłem tlenu dla organizmów wodnych jest woda, w której zawartość tlenu może ulegać znacznym wahaniom. Przyjmuje się, że woda słona jest mnie natleniona niż woda słodka. W wodzie o małej zawartości tleny organizmy muszą intensywnie oddychać aby pobrać wystarczającą ilość tego pierwiastka. Niektóre ryby żyjące w wodach ubogich w tlen wykazują ewolucyjne dostosowanie do takich warunków i pobierają mniej tlenu.

Mechanizm oddychania u ryb polega na pobraniu wody do jamy gębowej skąd woda jest doprowadzana do gardzieli poprzebijanej otworami prowadzącymi do skrzeli. Woda po przepłynięciu przez skrzela jest wydalana na zewnątrz organizmu poprzez szpary skrzelowe osłonięte wieczkiem skrzelowym. Skrzela są bardzo delikatnej budowy i pokryte siecią naczyń włosowatych. W naczyniach tych krąży krew z której wydzielany jest dwutlenek węgla i usuwany z organizmu wraz z wodą opuszczającą skrzela. Z wody dopływającej do skrzeli natomiast pobierany jest tlen i rozprowadzamy po całym organizmie za pomocą układu krwionośnego.

Owady oddychają z pomocą struktur nazywanych tchawkami. Tchawki tworzą wewnątrz ciała tych zwierząt sieć rozgałęziających się kapilar. Na końcach tych rozgałęzień znajdują się bardzo cienkie rurki- tracheole, w których zachodzi właściwa wymania gazowa. Wlot do tchawek stanowią przetchlinki - niewielki otwory widoczne w każdym segmencie na zewnątrz ciała owada. Tchawki stanowią bardzo wydajny system oddychania, ponieważ wymiana gazowa zachodzi wewnątrz organizmu a cienkie kapilary dobierają niemal do każdej komórki organizmu. Tlen nie jest rozprowadzany przez układ krwionośny , jak to ma miejsce u ryb, dlatego u owadów układ ten jest mocno uwsteczniony.

Rodzaj oddychania i mechanizmy w to zaangażowane są związane z indywidualnymi potrzebami każdego organizmu, co związane jest np. z tempem metabolizmu, wielkością organizmu, środowiskiem jego życia itp.