Ademhaling (dier)

De ademhaling oftewel respiratie dient bij elk organisme voor de uitwisseling van gassen. Dit is noodzakelijk voor de verbranding. Bij dieren zien we verschillende ademhalingssystemen.

Zoogdieren

Bij de zoogdieren treffen we vaak één paar longen aan. Zoogdieren hebben, evenals vogels, een constante lichaamstemperatuur en hebben een hoge ademhalingsfrequentie om hun relatief hoge metabolisme van voldoende zuurstof te voorzien.

Vogels

Vogels verbruiken tijdens het vliegen veel energie en hebben daardoor een grote behoefte aan gaswisseling. Zij beschikken over een stel longen en een paar luchtzakken die afwisselend in- en uitademen, zodat er een voortdurende gaswisseling mogelijk is via de longen die op dat moment geïnflateerd zijn.

Amfibieën

Alle amfibieën hebben als larve kieuwen, die de meeste soorten weer verliezen tijdens de metamorfose zodat ze op volwassen leeftijd over een stel longen beschikken waarmee geademd kan worden. Alle kikkers hebben longen, op één soort na; van de alleen op Borneo voorkomende soort Barbourula kalimantanensis is pas in 2008 ontdekt dat het dier geen longen heeft en als enige kikker uitsluitend door de huid ademt. De meeste kikkers en padden kunnen ook zuurstof door de huid opnemen, zo kunnen ze in de winter, ingegraven in modder, maanden onder water blijven en ook soorten die sterk op een leven in water zijn aangepast hebben hier voordeel bij. De klauwkikker (Xenopus laevis) heeft een specialisatie bestaande uit een rij zuurstofopnemende cellen aan iedere flank, die eruit ziet als een hechting.

Bij de salamanders zit het anders; alle soorten hebben longen, behalve de soorten die behoren tot de familie longloze salamanders (Plethodontidae), waarbij longen ontbreken. Omdat 378 van de 560 soorten salamanders tot de familie Plethodontidae behoort, zijn de facto de meeste soorten salamanders afhankelijk van huidademhaling. De longloze salamanders zijn echter niet aan water gebonden, maar hebben zich aan vochtige, terrestrische habitats aangepast. Alle soorten uit de andere 8 families zijn soms sterk aan water gebonden maar moeten regelmatig ademhalen aan de oppervlakte.

Een bijzonderheid is neotenie, waarbij de salamander in volwassen vorm toch zijn juveniele kenmerken behoudt, zoals de kieuwen. Dit is een voordeel bij soorten die veel in het water leven. In principe kan neotenie bij soorten uit verschillende families voorkomen, de zes soorten uit de familie Proteidae zijn allemaal neoteen en behouden de kieuwen.

Reptielen

Reptielen hebben meestal twee longen, iedere groep heeft zo zijn aanpassingen en beperkingen, voortkomend uit de anatomie en levenswijze.

Krokodilachtigen kunnen zeer lang hun adem in houden, en hebben een aanpassing van het bloed waardoor ze veel efficiënter zuurstof uit het hemoglobine kunnen halen. Ook hebben ze als enige reptielen een met het longvlies vergelijkbare spier: de Musculus diaphragmaticus. De longen worden niet alleen gebruikt voor de ademhaling, maar ook voor de voortbeweging.

Hagedissen hebben twee longen en sommige zwaar bepantserde soorten hebben een plooi aan de flanken die uitgerekt kan worden om de ademhaling mogelijk te maken.

Slangen zijn een uitzondering binnen de reptielen omdat het de enige reptielen zijn die niet altijd twee longen hebben; ze hebben een sterk gedegenereerde linker long, die soms zelfs geheel verloren is gegaan. Dit is een aanpassing op het langwerpige lichaam van slangen.

Brughagedissen zijn niet direct verwant aan hagedissen maar hebben een vergelijkbare ademhaling. Hun metabolisme is erg laag omdat ze in koele streken leven, enkele rotsachtige, winderige eilanden rond Nieuw-Zeeland. Ze hebben een laag metabolisme, en een lagere ademhalingsfrequentie.

Schildpadden kunnen door hun harde schild, dat niet uit kan zetten, moeilijk ademhalen. Ze gebruiken de spieren in de keel en de voorpoten om lucht naar binnen te zuigen en spieren achter de longen om de lucht weer naar buiten te persen. Enkele soorten hebben aanpassingen om onder water adem te halen, sommige soorten hebben zuurstofopnemend weefsel in de keel, andere hebben vergelijkbare cellen in de cloaca. Bij beide groepen wordt water in en uit de holte geperst zodat gasuitwisseling kan plaatsvinden en de ademhalingsfrequentie kan worden verlaagd.

Vissen

Bij vissen vindt de gaswisseling onder water plaats, ze halen zuurstof via kieuwen uit het water. Een aantal soorten moet continu blijven zwemmen om voldoende water langs de kieuwen te voeren om de benodigde zuurstof te verkrijgen, andere soorten zuigen water aan door de bek of keel te openen zoals haaien of soorten die doodstil op de bodem liggen. Door de holte te sluiten wordt het water weer naar buiten geperst.

Het water wordt via de mond en de kieuwen langs haarvaten gevoerd. Deze haarvaten nemen zuurstof op uit het water en geven koolstofdioxide af. Het water wordt via de kieuwspleten weggevoerd.

Geleedpotigen

Geleedpotigen kunnen zowel een tracheeënstelsel hebben als kieuw-achtige structuren.

Insecten vormen de grootste groep van de geleedpotigen, deze zijn vrijwel zonder uitzondering landbewonend. Insecten hebben op elk segment aan weerszijde een opening (stigma) die toegang geeft tot een trachee, via deze openingen in het uitwendige skelet diffundeert zuurstof door buizen tot vlak bij de cellen. Alle soorten die als imago in het water leven moeten daarom een luchtbel op het lichaam meenemen om over een voorraadje zuurstof beschikken. De lucht wordt op de huid vastgehouden door fijne haartjes of onder de voorvleugels. Sommige waterwantsen hebben hiertoe een uitwendig, op een steekorgaan lijkende ademhalingsbuis, zoals de staafwants en de waterschorpioen.

De larven van een groot aantal in of bij het water levende insecten echter, hebben kieuw-achtige structuren, dit geldt zowel voor de larven van waterkevers, alle libellen en waterjuffers (Odonata) en veel soorten groot- en netvleugeligen (respectievelijk Megaloptera en Planipennia).

Spinachtigen (Arachnida) zijn de bekendste groep van de Chelicerata, het is echter de enige groep waarvan alle soorten op het land leven. Spinnen hebben zogenaamde boeklongen, zo genoemd vanwege de gestapelde en gevouwen structuur van de weefsels in de ademhalingsorganen. De enige in het water levende soorten komen uit geslacht Argyroneta; deze houden net als de insecten lucht vast door de fijne lichaamsbeharing; ze leven onder water in een luchtbel welke door een fijnmazig spinnenweb wordt vastgehouden. De andere vier groepen van de Chelicerata, de zeeschorpioenen, zeespinnen (wel 8 poten maar geen spinnen), degenkrabben en de uitgestorven groep van zeeschorpioenen zijn zonder uitzondering in zee levende dieren en hebben kieuw-achtige ademhalingsorganen.

Kreeftachtigen leven meestal in zee, de soorten die wel eens op het land komen, zoals heremietkreeften, sommige vlokreeftjes en veel krabben, bezoeken regelmatig de zee. Soorten die volledig op het land zijn aangepast, zoals de landpissebedden, behouden deze kieuw-achtige organen en zijn afhankelijk van een constante hoge vochtigheidsgraad.

Duizendpotigen, waartoe de miljoenpoten en de duizendpoten behoren, zijn de enige groep van geleedpotigen waarvan geen enkele soort in het water leeft. Vrijwel alle soorten verdrinken ogenblikkelijk in de kleinste plasjes water.