जंतुओं में देह-गुहा, परिवहन और श्वसन

शरीर की बनावट का मतलब है हर कोशिका तक ऑक्सीजन

हर कोशिका को खाना और ऑक्सीजन चाहिए और कार्बन डाइऑक्साइड बाहर निकालनी होती है। गैसें विसरण (diffusion) से चलती हैं, यानी जहाँ ज़्यादा हैं वहाँ से जहाँ कम हैं वहाँ फैलती हैं। थोड़ी दूरी (लगभग एक मिलीमीटर) तक यह तेज़ है, लंबी दूरी पर बहुत धीमा।

इसलिए दो रास्ते हैं। या तो पतले और छोटे रहो और त्वचा से काम चलाओ। या मोटे बनो और खाना व गैसें अंदर पहुँचाने के औज़ार बनाओ: आँत, द्रव वाली देह-गुहा, रक्त और श्वसन अंग। 3D में देखो, मोटे जंतु इन्हीं औज़ारों से जीते हैं।

देह-गुहा: नहीं, झूठी और असली

देह-गुहा (body cavity) आँत और शरीर की दीवार के बीच की द्रव भरी जगह है। यह भ्रूण की बीच की परत, मध्यजनस्तर (mesoderm), से बनती है।

• अगुहीय (acoelomate): गुहा नहीं, जगह ठोस ऊतक से भरी है। जैसे चपटे कृमि (प्लेनेरिया)। निडेरियन तो और सरल हैं, उनमें सिर्फ़ दो परतें होती हैं।
• कूटगुहीय (pseudocoelomate): गुहा है, पर मध्यजनस्तर सिर्फ़ शरीर की दीवार पर है, आँत पर नहीं। जैसे गोल कृमि (एस्केरिस)।
• प्रगुहीय (coelomate): असली गुहा, दोनों ओर पूरी तरह मध्यजनस्तर से घिरी। जैसे केंचुआ, मोलस्क, मछली, पक्षी, मनुष्य।

गुहा से क्या मिलता है? अंगों को अपने-आप बढ़ने और हिलने की जगह, द्रव की गद्दी, कृमि के लिए "जल कंकाल" और चीज़ों को इधर-उधर पहुँचाने का रास्ता।

पोषण: थैली से नली तक

स्पंज में आँत नहीं होती, हर कोशिका खुद खाना पचाती है। हाइड्रा और चपटे कृमि में एक छिद्र वाली आँत थैली जैसी होती है: खाना और मल एक ही मुँह से आता-जाता है। गोल कृमि और उससे ऊपर के सब जंतुओं में दो छिद्र वाली नली जैसी आँत होती है, यानी मुँह और गुदा। अब खाना एक ही दिशा में चलता है और नली के हर हिस्से का अलग काम हो सकता है: तोड़ना, सोखना, जमा करना। इससे पाचन तेज़ और बेहतर होता है।

परिवहन: कुछ नहीं से बंद परिपथ तक

छोटे जंतुओं को परिवहन की ज़रूरत नहीं। द्रव भरी गुहा में खाना और ऑक्सीजन घूमते रहते हैं, जैसे गोल कृमि में। फिर आता है रक्त। खुले परिसंचरण (कीट, घोंघा) में रक्त नलिकाओं से बाहर निकलकर अंगों को नहलाता है। बंद परिसंचरण (केंचुआ, स्क्विड, मछली, मनुष्य) में रक्त नलिकाओं के अंदर ही रहता है। हृदय के धक्के से वह तेज़ और सही जगह पहुँचता है।

श्वसन तंत्र का विकास

1. शरीर की सतह: स्पंज, हाइड्रा, चपटे कृमि। गैसें सीधे त्वचा से विसरित होती हैं।
2. नम त्वचा: केंचुआ (और कुछ हद तक मेंढक)। त्वचा में बहुत रक्त नलिकाएँ और पतली पानी या श्लेष्म की परत होती है, क्योंकि ऑक्सीजन गीली सतह में ही घुलती है।
3. गिल (क्लोम): पानी के जंतु जैसे मछली, केकड़ा, घोंघा। पंख जैसी तहों की बड़ी सतह और अनेक रक्त नलिकाएँ पानी से ऑक्सीजन लेती हैं।
4. श्वासनली (tracheae): कीट। बाहर खुलने वाली छोटी वायु नलियाँ शाखाओं में बँटकर हर ऊतक तक पहुँचती हैं, यानी हवा सीधे पहुँचती है। रक्त ऑक्सीजन नहीं ढोता।
5. पुस्तक फेफड़े (book lungs): मकड़ी। शरीर के अंदर किताब के पन्नों जैसी तहें।
6. फेफड़े: ज़मीन के कशेरुकी (और कुछ घोंघे)। शरीर के अंदर नम थैलियाँ, जिससे गीली सतह सूखने से बची रहती है। उभयचरों के फेफड़े सरल हैं, सरीसृप, पक्षी और स्तनपायी में अधिक तहदार। स्तनपायी के फेफड़ों में लाखों छोटी वायु-थैलियाँ होती हैं।

हर कदम पर सतह बड़ी और आपूर्ति बेहतर होती गई, इसलिए बड़े और सक्रिय जंतु जी सके।

करके देखो

3D में: आखिरी कदम में मोटाई का स्लाइडर सबसे छोटे से सबसे बड़े तक चलाओ। रीडआउट देखने से पहले अनुमान लगाओ कि कितनी कोशिकाएँ हरी रहेंगी। फिर श्वसन अंग वाला बटन दबाओ।

घर पर: पतले टिशू और मोटे मुड़े हुए टिशू पर स्याही की एक बूँद डालो। देखो कितनी जल्दी स्याही पूरी तरह फैलती है। पतले में जल्दी, मोटे में धीरे, यही विसरण है।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

• अगुहीय: गुहा नहीं (चपटा कृमि)। कूटगुहीय: झूठी गुहा (गोल कृमि)। प्रगुहीय: असली गुहा (केंचुआ, मछली, मनुष्य)
• आँत: कोई नहीं → थैली (एक छिद्र) → नली (मुँह + गुदा)
• परिसंचरण: कोई नहीं → खुला (कीट) → बंद (केंचुआ, मछली, मनुष्य)
• श्वसन: त्वचा → गिल / श्वासनली / पुस्तक फेफड़े → फेफड़े
• मोटा शरीर, प्रति आयतन कम सतह → श्वसन अंग ज़रूरी

हल किए गए उदाहरण

आम गलतियाँ

• कूटगुहा को "गुहा नहीं" कह देना। गुहा है, पर मध्यजनस्तर से पूरी तरह घिरी नहीं।
• सोचना कि सब जंतुओं में रक्त ऑक्सीजन ले जाता है। कीटों में यह काम श्वासनली करती है।
• सोचना कि बड़ा जंतु सिर्फ़ बड़ी कोशिकाओं से बना है। असल में कोशिकाएँ बहुत ज़्यादा हैं, इसलिए परिवहन और श्वसन अंग चाहिए।
• भूल जाना कि गैस विनिमय के लिए सतह गीली, पतली और बड़ी होनी चाहिए। सूखी त्वचा साँस नहीं ले सकती।