كل كائن حي يحتاج إلى الطاقة ليعيش ويتحرك وينمو، والتنفس هو الوظيفة التي تمكنه من الحصول على هذه الطاقة. لكن الحيوانات لا تتنفس كلها بالطريقة نفسها: السمكة لا تتنفس الهواء مثل الأرنب، والدودة لا تملك رئتين، والنحلة تتنفس بأنابيب في جسمها. وكل طريقة منها تناسب الوسط الذي يعيش فيه الحيوان. تلخص هذه الصفحة درس أنماط التنفس عند الحيوانات في برنامج السنة الثانية متوسط: تعريف التنفس، ثم الأنماط الأربعة، ثم علاقتها بالوسط، ثم تجربة الكشف عن ثاني أكسيد الكربون، وتنتهي بأخطاء شائعة وأسئلة بأجوبة.
ما هو التنفس؟
التنفس وظيفة حيوية تقوم بها كل الكائنات الحية للحصول على الطاقة اللازمة لنشاطاتها. وفيه يأخذ الكائن الحي غاز الأكسجين من وسطه، ويطرح غاز ثاني أكسيد الكربون (وبخار الماء). ويحدث هذا التبادل الغازي عبر سطح رقيق رطب غني بالأوعية الدموية يسمى السطح التنفسي.
أنماط التنفس عند الحيوانات
- التنفس الرئوي: بواسطة الرئتين، وهو نمط الثدييات والطيور والزواحف، وهي حيوانات تعيش في الوسط الهوائي. يدخل الهواء عبر الأنف والبلعوم والقصبة الهوائية إلى الرئتين، حيث تحيط الشعيرات الدموية بالحويصلات الرئوية، فيعبر الأكسجين إلى الدم ويخرج ثاني أكسيد الكربون إلى الهواء.
- التنفس الخيشومي: بواسطة الخياشيم، وهو نمط الأسماك وصغار الضفادع (الشراغيف) التي تعيش في الماء. تمر مياه الوسط على الخياشيم، وهي صفائح رقيقة جدًا ملأى بالأوعية الدموية، فيعبر الأكسجين المنحل في الماء إلى الدم.
- التنفس الجلدي: بواسطة الجلد الرقيق الرطب، وهو نمط ديدان الأرض، ويشارك فيه جلد الضفادع (البرمائيات) إلى جانب رئتيها. ولذلك يجب أن يبقى الجلد رطبًا حتى يذوب فيه الأكسجين، ويجف الدود إذا خرج إلى الشمس ويموت.
- التنفس القصبي: بواسطة القصبات الهوائية وهي أنابيب دقيقة متفرعة داخل جسم الحشرات، تنفتح على الخارج بفتحات صغيرة على جانبي الجسم، فيصل الهواء مباشرة إلى الخلايا دون أن يحمله الدم.
علاقة بنية الجهاز التنفسي بالوسط
يختلف الجهاز التنفسي باختلاف وسط الحياة، فلكل وسط صعوباته:
- الوسط المائي: كمية الأكسجين المنحلة في الماء قليلة، لذلك يحتاج الحيوان إلى سطح كبير جدًا، وتوفره الخياشيم المتفرعة بصفائحها الكثيرة. والخياشيم تجف خارج الماء فتتعذر عليها الوظيفة.
- الوسط الهوائي: الأكسجين وفير لكن الجفاف خطر على الأسطح الرقيقة، لذلك يوجد السطح التنفسي داخل الجسم محميًا، كما في الرئتين والقصبات الهوائية.
- الوسط الرطب: يسمح بالتنفس الجلدي عند الحيوانات ذات الجلد الرقيق.
تجربة: الكشف عن ثاني أكسيد الكربون في هواء الزفير
نملأ أنبوبين بماء الجير الرائق: ننفخ بأنبوب (قصبة) في الأول هواء الزفير، ونمرر في الثاني هواء الجو بمضخة. نلاحظ أن ماء الجير في الأول يتعكر (يصبح حليبيًا) وفي الثاني يبقى رائقًا. ونستنتج أن هواء الزفير يحتوي على كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون من هواء الجو، فالتنفس يُنتج هذا الغاز.
أخطاء شائعة
- الاعتقاد أن كل الحيوانات تتنفس بالرئتين. الأسماك بالخياشيم والحشرات بالقصبات والديدان بالجلد.
- القول إن الأسماك لا تتنفس. تتنفس الأكسجين المنحل في الماء بواسطة الخياشيم.
- الخلط بين التنفس (تبادل الغازات) والشهيق والزفير فقط. الشهيق والزفير جزء من الآلية في الحيوانات الرئوية.
- القول إن الحشرات تنقل الأكسجين بالدم. القصبات الهوائية توصله مباشرة إلى الخلايا.
- نسيان أن السطح التنفسي رقيق ورطب وغني بالأوعية الدموية في الأنماط الثلاثة الأولى.
أسئلة للتدرب
- عرّف التنفس.
- اذكر نمط التنفس عند: السمكة، وديدان الأرض، والحشرة، والقطة.
- لماذا تموت السمكة إذا أخرجناها من الماء رغم أن الهواء غني بالأكسجين؟
- لماذا يجب أن يبقى جلد دودة الأرض رطبًا؟
- ما نتيجة النفخ في ماء الجير؟ ماذا تستنتج؟
الأجوبة النموذجية:
- وظيفة حيوية للحصول على الطاقة، يأخذ فيها الكائن الأكسجين ويطرح ثاني أكسيد الكربون.
- السمكة: خيشومي. الدودة: جلدي. الحشرة: قصبي. القطة: رئوي.
- لأن الخياشيم تجف وتنكمش خارج الماء فلا تستطيع امتصاص الأكسجين.
- لأن الأكسجين لا يعبر الجلد إلا إذا انحل في طبقة رطبة، وإذا جف الجلد توقف التنفس.
- يتعكر ماء الجير، فنستنتج أن هواء الزفير يحتوي على ثاني أكسيد الكربون.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، تقدم الأستاذة نور الإيمان في فيديو «ملخص درس أنماط التنفس عند الحيوانات في مختلف الأوساط» ملخصًا مبسطًا للدرس في نحو اثنتين وأربعين دقيقة، مبتدئة بتعريف التنفس بأنه وظيفة حيوية تقوم بها كل الكائنات الحية للحصول على الطاقة.
وللتوسع، اطلع على هذه الملفات في الموقع: