Сотни миллионов лет назад очень-очень далекие предки людей — и всех наземных животных с позвоночником и четырьмя конечностями — обладали способностью дышать под водой, но она была утрачена после того, как они выбрались жить на сушу. Сегодня люди могут дышать в воде только с помощью специального оборудования, если, конечно, речь не идет об Аквамэне. А как дышат водные животные? Оказывается, в большинстве морей, озер и рек планеты достаточно растворенного кислорода, — проблема в том, что наши легкие просто не в состоянии его переработать. Обитатели водного мира выработали несколько других методов использования кислорода в воде. Древняя техника «Некоторые животные, например, медузы, поглощают кислород в воде непосредственно через кожу. Гастроваскулярная полость внутри их тела выполняет две функции: переваривание пищи и перемещение кислорода и углекислого газа», — рассказала Ребекка Хелм, доцент Университета Северной Каролины в Эшвилле. На самом деле ранние формы микробной жизни на Земле, которые использовали кислород, получали его так же, как и медузы — путем диффузии. «Эта форма дыхания, вероятно, появилась около 2,8 миллиарда лет назад, спустя некоторое время после того, как цианобактерии начали поставлять кислород в атмосферу, — говорит океанолог Джули Бервальд. — Поскольку у них есть только внешний и внутренний клеточные слои, а внутренности представляют собой некое «желе», им не нужно так много кислорода, как животным, у которых внутри есть ткани». Однако у дыхания методом диффузии есть и недостатки. Этот способ гораздо медленнее, чем использование кровеносной системы для доставки кислорода в отдаленные участки тела. Это, вероятно, ограничивает максимальный размер медуз. Метод «черного хода» Дыхание посредством диффузии кислорода по поверхности тела также встречается у иглокожих — группы морских животных, в которую входят морские звезды, морские ежи и морские огурцы. «Морские звезды поглощают кислород, когда вода проходит через бугорки на их коже, называемые папулами, и через желобки в других частях тела, называемых трубчатыми ножками», — рассказал зоолог беспозвоночных Кристофер Мах, ученый из Смитсоновского национального музея естественной истории. Однако некоторые виды мелководных морских огурцов имеют другой тип специализированной адаптации для дыхания: дыхательное «дерево», расположенное в полости тела рядом с анусом. Когда ректальное отверстие огурца всасывает воду, дыхательное дерево извлекает кислород и выбрасывает углекислый газ. «Он буквально дышит через задницу», — говорит Мах. Однотипный механизм Жабры у рыб проявили себя замечательным образом — они работают благодаря кровеносным сосудам, которые всасывают кислород и распространяют его через жаберные мембраны. «У большинства рыб жабры устроены очень похоже, — говорит Соломон Дэвид, доцент кафедры биологических наук Государственного университета Николлса в Луизиане. — Они созданы для противоточного обмена газами — втягивают кислород и выпускаю отходы. Когда рыбы разевают рот, они создают поток воды, проходящий через их жабры. Красноватая, наполненная кровеносными сосудами ткань всасывает кислород и выделяет углекислый газ подобно капиллярам в наших альвеолах». Однако жабры нельзя назвать универсальным решением. По словам Дэвида, их структура может меняться у разных видов в зависимости от потребности в кислороде. Жабры быстро плавающего тунца будут несколько отличаться от жабр морского черта, который охотится из засады. У активного хищника, который все время находится в движении, потребность в кислороде будет выше. Форма жабр может даже различаться у особей одного и того же вида в зависимости от содержания кислорода в воде, где они обитают. Исследования показали, что рыбы могут адаптировать морфологию жабр, когда их среда обитания загрязняется: со временем их жаберные нити становятся более уплотненными. «Некоторые амфибии также имеют жабры на стадии личинки, однако они исчезают по мере взросления. Есть виды, которые сохраняют жабры, даже будучи взрослыми особями, — например, сирены и водные саламандры», — говорит Кирстен Хехт, водный эколог из Школы природных ресурсов и окружающей среды Университета Флориды. — У двоякодышащих рыб, которые могут извлекать кислород как из воздуха, так и из воды с помощью модифицированного плавательного пузыря, также есть жабры в раннем возрасте, но почти все виды легочных рыб теряют их до достижения взрослого возраста». По материалам статьи «How Do Animals Breathe Underwater?» LiveScience