श्वासन

जानवरों में श्वसन एक जैविक प्रक्रिया है जिसके द्वारा वे अपने पर्यावरण के साथ गैसों का आदान-प्रदान करते हैं, मुख्य रूप से ऑक्सीजन (O₂) लेते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) छोड़ते हैं। यह प्रक्रिया ग्लूकोज जैसे पोषक तत्वों के टूटने के माध्यम से एटीपी के रूप में ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए आवश्यक है। श्वसन की प्रक्रिया जानवर के प्रकार और जटिलता के आधार पर विभिन्न तंत्रों के माध्यम से हो सकती है।

जानवरों में श्वसन के प्रकार

बाहरी श्वसन

पर्यावरण और श्वसन अंगों के बीच गैसों (O₂ और CO₂) का आदान-प्रदान।

आंतरिक श्वसन

रक्त और शरीर की कोशिकाओं के बीच गैसों का आदान-प्रदान, जहाँ ऑक्सीजन का उपयोग ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड अपशिष्ट उत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है।

कोशिकीय श्वसन

कोशिकाओं के अंदर जैव रासायनिक प्रक्रिया जहाँ ऑक्सीजन का उपयोग ग्लूकोज को ऑक्सीकृत करने और एटीपी का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी उप-उत्पादों के रूप में निकलता है।

जानवरों में श्वसन अंगों के प्रकार

पर्यावरण और जीव की जटिलता के आधार पर, जानवरों ने विभिन्न श्वसन संरचनाएँ विकसित की हैं:

1. सरल प्रसार (कोई विशेष अंग नहीं)

उदाहरण: एककोशिकीय जीव (जैसे, अमीबा, पैरामीशियम), और सरल बहुकोशिकीय जीव (जैसे, स्पंज, फ्लैटवर्म)।

तंत्र: ऑक्सीजन सीधे कोशिका झिल्ली के माध्यम से फैलती है, और कार्बन डाइऑक्साइड बाहर फैलती है। इस प्रकार का श्वसन उन जीवों में होता है जिनका सतह क्षेत्र उनके आयतन के सापेक्ष बड़ा होता है और जहाँ प्रसार के लिए दूरी न्यूनतम होती है।

2. त्वचीय श्वसन (त्वचा श्वसन)

उदाहरण: केंचुआ, मेंढक जैसे उभयचर (जीवन के कुछ चरणों में)।

तंत्र: ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड नम त्वचा के माध्यम से रक्त वाहिकाओं में फैलती है। यह विधि केवल उन जानवरों में प्रभावी है जो नम वातावरण में रहते हैं, क्योंकि गैस विनिमय होने के लिए त्वचा का गीला रहना ज़रूरी है।

3. गिल्स

उदाहरण: मछली, क्रस्टेशियन, मोलस्क।

तंत्र: गिल्स जलीय श्वसन के लिए विशेष अंग हैं। पानी में घुली ऑक्सीजन पतले, पंखदार गिल तंतुओं के माध्यम से रक्त में फैल जाती है, और कार्बन डाइऑक्साइड पानी में फैल जाती है। गैस विनिमय को अधिकतम करने के लिए गिल्स में एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है।

4. श्वासनली प्रणाली (कीटों में)

उदाहरण: टिड्डे, मधुमक्खियाँ और मक्खियाँ जैसे कीट।

तंत्र: कीटों में वायु नलियों की एक प्रणाली होती है जिसे ट्रेकी कहा जाता है जो उनके पूरे शरीर में फैली होती है। ऑक्सीजन स्पाइराकल्स नामक छोटे छिद्रों से प्रवेश करती है और सीधे ऊतकों में फैल जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड विपरीत पथ का अनुसरण करती है और स्पाइराकल्स के माध्यम से बाहर निकाल दी जाती है। यह प्रणाली कीटों को गैसों के परिवहन के लिए रक्त की आवश्यकता के बिना सीधे ऊतकों तक ऑक्सीजन पहुँचाने की अनुमति देती है।

5. फेफड़े

उदाहरण: स्तनधारी, पक्षी, सरीसृप, उभयचर (कुछ चरणों में), और कुछ घोंघे।

तंत्र: फेफड़े वायुमंडल के साथ गैस विनिमय के लिए डिज़ाइन किए गए आंतरिक अंग हैं। हवा नाक के माध्यम से अंदर जाती है, श्वासनली से नीचे जाती है, और छोटी शाखाओं में जाती है जिन्हें ब्रोंची और ब्रोन्किओल्स कहा जाता है, जो एल्वियोली में समाप्त होती है। एल्वियोली केशिकाओं से घिरी पतली दीवारों वाली छोटी वायु थैली होती हैं, जहाँ ऑक्सीजन रक्त में अवशोषित होती है, और कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से फेफड़ों में छोड़ी जाती है जिसे साँस द्वारा बाहर निकाला जाता है।

ऑक्सीजन की आवश्यकता के आधार पर श्वसन के प्रकार

एरोबिक श्वसन

ऑक्सीजन की उपस्थिति में होता है। अधिकांश जानवर एरोबिक श्वसन पर निर्भर करते हैं, जहाँ ऑक्सीजन का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और एटीपी बनाने के लिए ग्लूकोज को पूरी तरह से ऑक्सीकृत करने के लिए किया जाता है। अधिकांश ऊर्जा (प्रति ग्लूकोज अणु 36-38 एटीपी अणु) ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से माइटोकॉन्ड्रिया में उत्पन्न होती है।

अवायवीय श्वसन

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है। कुछ जानवर, जैसे कुछ परजीवी, या चरम स्थितियों (जैसे, मनुष्यों में तीव्र व्यायाम) के दौरान, अवायवीय श्वसन से गुजर सकते हैं। इस प्रक्रिया में, ग्लूकोज लैक्टिक एसिड या इथेनॉल में टूट जाता है, जिससे केवल थोड़ी मात्रा में ऊर्जा (प्रति ग्लूकोज 2 एटीपी अणु) उत्पन्न होती है।

जानवरों के विभिन्न वर्गों में श्वसन प्रणाली

1. मछली

मछली गिल्स के माध्यम से सांस लेती है, जो पानी से ऑक्सीजन निकालती है। पानी गिल तंतुओं के ऊपर से बहता है, और केशिकाओं में रक्त पानी में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हुए ऑक्सीजन उठाता है।

2. उभयचर

उभयचर (जैसे, मेंढक) अपनी त्वचा (त्वचीय श्वसन), फेफड़े और गलफड़ों (अपने लार्वा चरण में) के माध्यम से सांस ले सकते हैं। वयस्क मेंढक मुख्य रूप से फेफड़ों का उपयोग करते हैं, लेकिन पानी में रहने पर त्वचा के श्वसन पर भी निर्भर करते हैं।

3. सरीसृप

सरीसृपों (जैसे, सांप, छिपकली) के फेफड़े उभयचरों की तुलना में अधिक कुशल होते हैं। उनके फेफड़े थैलीनुमा होते हैं, जिनका सतही क्षेत्र स्तनधारियों के फेफड़ों से कम होता है, लेकिन वे स्थलीय जीवन के लिए अनुकूलित होते हैं।

4. पक्षी

पक्षियों में अत्यधिक कुशल श्वसन तंत्र होता है, जिसमें फेफड़े और वायुकोष शामिल होते हैं। वायुकोष, फेफड़ों के माध्यम से ऑक्सीजन के निरंतर प्रवाह को बनाए रखने में मदद करते हैं, तब भी जब पक्षी साँस छोड़ते हैं। इससे पक्षी उड़ान की उच्च ऊर्जा मांगों को पूरा करने में सक्षम होते हैं।

5. स्तनधारी

मनुष्यों सहित स्तनधारियों में गैस विनिमय के लिए बड़े सतही क्षेत्र वाले अत्यधिक विकसित फेफड़े होते हैं। ऑक्सीजन को साँस के ज़रिए अंदर लिया जाता है और रक्तप्रवाह के ज़रिए शरीर की कोशिकाओं तक पहुँचाया जाता है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड को साँस के ज़रिए बाहर निकाला जाता है।

कोशिकीय श्वसन

कोशिकीय श्वसन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिकाएँ ऑक्सीजन की उपस्थिति में ग्लूकोज को तोड़कर ATP का उत्पादन करती हैं (वायुश्वसन)। इसमें तीन प्रमुख चरण शामिल हैं:

• ग्लाइकोलाइसिस: कोशिका द्रव्य में होता है, ग्लूकोज को पाइरूवेट में तोड़ता है, जिससे ATP और NADH की थोड़ी मात्रा बनती है।
• क्रेब्स चक्र (साइट्रिक एसिड चक्र): माइटोकॉन्ड्रिया में होता है, जिससे अधिक ATP, NADH और FADH₂ बनते हैं।
• इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में, यहीं पर अधिकांश ATP का उत्पादन होता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन श्रृंखला के नीचे से गुजरते हैं और ऑक्सीजन का उपयोग अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में किया जाता है।

अभ्यास प्रश्न

• जानवरों में श्वसन क्या है, और यह क्यों महत्वपूर्ण है?
• बाहरी श्वसन और आंतरिक श्वसन के बीच क्या अंतर हैं?
• कोशिकीय श्वसन क्या है, और यह पशु कोशिकाओं में कहाँ होता है?
• वायुजीवी और अवायवीय श्वसन के बीच मुख्य अंतर क्या हैं?
• श्वसन के दौरान कौन सी गैसों का आदान-प्रदान होता है, और यह आदान-प्रदान पशु को कैसे लाभ पहुँचाता है?
• ऐसे जानवरों के कुछ उदाहरण क्या हैं जो श्वसन के लिए विसरण पर निर्भर करते हैं?