W skrzela są narządy oddechowe wewnętrznego lub zewnętrznego umożliwiające wiele zwierząt wodnych, w tym ryb , oddychanie przez ekstrakcję tlenu z wody . Słowo „skrzela”, rodzaju żeńskiego, pochodzi od starożytnego greckiego βράγ l'intermédiaireια, poprzez łacińskie skrzela używane przez Columellę .
Skrzela są unaczynionymi tkankami, które tworzą powierzchnię wymiany oddechowej. Stanowią główną wyspecjalizowaną powierzchnię wymiany gazowej u zwierząt wodnych.
Skrzela bezkręgowców ( mięczaków , pierścienic , niektórych larw owadów ) pochodzą z fałdów ektodermy, podczas gdy skrzela Cordates (w tym kręgowców ) składają się głównie z endodermy i dlatego nie są strukturami homologicznymi. Niektóre kręgowców mają jednak skrzela zewnętrznych wyłącznie z ektodermy (w przypadku pierwszej generacji skrzela kijanki z płazów ) oraz niektóre gatunki Salamanders osób dorosłych axolotl , do sygnalizatora lub mudpuppy . Skrzela są utworzone przez łukach skrzelowych ( homologicznych do tych gardła łuków u ludzi), w których są umieszczane ostrza skrzelowych (rzędy włókien).
Oprócz ich podstawowej roli w oddychaniu , skrzela są wykorzystywane do zatrzymywania pożywienia, w szczególności do filtracyjnego karmienia zwierząt mikrofagicznych ( małże , ascidian itp.) Oraz do regulacji stężenia jonów w środowisku wewnętrznym (u ryb).
Pod każdym wieczkiem u ryby znajdują się cztery skrzela . Skrzela składa się z kości (łuku skrzelowego), do której włożone są dwa ostrza skrzelowe wykonane z cienkich włókien (około 200 na ostrze, a więc 400 na skrzela). Każde włókno jest bardzo bogato nawadniane, a krew jest oddzielona od wody zaledwie o kilka mikrometrów, a nawet mniej niż mikrometr .
Skrzela funkcjonują częściowo podobnie jak płuca , o ile stanowią powierzchnię wymienną, bardzo rozległą w niewielkiej objętości dzięki swojemu kształtowi; membrana działa jak filtr przepuszczający tlen (do wnętrza ciała) i dwutlenek węgla (na zewnątrz).
U Ryb woda dostaje się przez usta i wypływa przez skrzela, przy czym ruch zwierzęcia i ruchy pyska lub mięśni operowych tworzą wystarczający przepływ wody (uwaga: u gatunków z zewnętrznymi skrzelami tylko ruch ciała pozwala na tworzenie ruchu wody). Na marginesie, krew wychwyciła (część) tlenu rozpuszczonego w wodzie i przez dyfuzję osmotyczną odrzuciła dwutlenek węgla wcześniej rozpuszczony we krwi .
Tę analogię między płucami a skrzelami można zilustrować na przykładzie tonącego mężczyzny: płuca mogą filtrować tlen z wody, ale nasz układ oddechowy nie może pompować wody wystarczająco szybko, aby skutecznie odnowić zaopatrzenie w wodę. Zwierzęta ze skrzelami mają narządy, które działają nie jak ślepa uliczka, ale jak tunel, a nawet jak drzewo na wietrze (skrzela zewnętrzne), co pozwala wodzie krążyć dość szybko.
Aby pełnić swoją funkcję powierzchni wymiennej, skrzela są obficie nawadniane krwią. W Rybach ta krew pochodzi z serca przechodzącego przez łuki aorty (w liczbie 4 u teleostów i kijanek płazów).
Z punktu widzenia ewolucji życia płuca nie są uważane za ewolucję skrzeli (jedna z hipotez była taka, że skrzela stały się wewnętrzne i wpuszczone, to znaczy pojedyncze otwarcie). Otwór rozgałęziony stał się jednym z narządów słuchu .
Woda, podobnie jak powietrze, jest płynem, w którym jest tlen, ale w mniejszej ilości: błona płucna musi przefiltrować około 25 litrów powietrza, aby wydobyć jeden litr tlenu (wydajność jest skromna, 1 powietrze zawierające 21% tlenu), skrzela muszą widzieć od 300 do 500 litrów wody, aby uzyskać taką samą ilość. Z drugiej strony woda jest 800 razy gęstsza od powietrza i 60 razy bardziej lepka. Dlatego system skrzelowy umożliwia przepuszczenie maksymalnej ilości płynu w jednym kierunku przy minimalnym wysiłku mięśniowym (wymagającym tlenu).
U ryb, tak jak u bezkręgowców dwuskorupowych (np. Ostrygi z rodzaju Crassostrea ), skrzela są chronione przez układ odpornościowy, ale są również miejscem parazytozy przez różne drobnoustroje, grzyby wodne (np. Mikrosporydia ) lub bezkręgowce, które wykorzystują bliskość krwi i trudność mechanicznego czyszczenia ich przez ryby. Niektóre ryby czystsze oczyszczają skrzela innych ryb.
Zanieczyszczenie termiczne ma tendencję do obniżania poziomu tlenu w wodzie, a kilka rodzajów zanieczyszczeń chemicznych może wpływać na skrzela i ich funkcje. Na przykład, z trzech skrzela ryb słodkowodnych ( szczupaki , szczupak okoń i sum ) narażonych na zanieczyszczonej wody z Timiş , dopływem Dunaju (znajduje się w Serbii ) wykazało umiarkowane do intensywnych badań histopatologicznych zmian . Najczęstszym „postępowy” uszkodzenie jest rozrost z skrzelowego nabłonka . Często występują zaburzenia krążenia, zwykle w postaci przekrwienia . Zmiany były mniejsze w przypadku szczupaków i bardziej intensywne w przypadku sumów (P <0,05). Zmiany regresywne (erozja nabłonka) były najbardziej widoczne u sandacza (p <0,001). Eksperyment ten wykazał, że skrzela trzech gatunków drapieżników żyjących w tych samych wodach bardzo różnie reagują na ten sam koktajl zanieczyszczeń, co sugeruje nieco inne mechanizmy ekotoksyczne w zależności od gatunku; które należy wziąć pod uwagę w celu ograniczenia stronniczości w badaniach ekotoksykologicznych .
Niektóre ryby ( tułów ) są w stanie nadmuchać wodą swoją komorę ramienną i wstrzymać oddech na kilka minut. Kiedy opróżniają tę wodę, opróżniają się, tracąc od 20 do 30% swojej pozornej objętości.
Dziedzina biomimetyki dotyczy skrzeli, które mają wyjątkowe właściwości lub potencjał w zakresie wymiany filtracyjnej, samoczyszczącej, chemicznej, gazowej, termicznej i filtracyjnej . Naukowcy starają się w szczególności wyprodukować sztuczne skrzela, które pozwoliłyby nurkom na bezpośrednie czerpanie korzyści z tlenu rozpuszczonego w wodzie, bez butelek.