1. Rapporto di superficie e volume:
* Organismi a celle singole: Hanno un elevato rapporto superficie / volume. Ciò significa che l'ossigeno a distanza deve viaggiare dall'esterno al centro della cella è molto breve, rendendo efficiente la diffusione.
* Organismi multicellulari: Hanno una superficie molto più bassa e un volume. Man mano che gli organismi diventano più grandi, il loro volume aumenta molto più velocemente della loro superficie. Ciò significa che la distanza dell'ossigeno deve viaggiare dall'ambiente esterno alle cellule all'interno dell'organismo è molto più lungo.
2. Tasso di diffusione:
* Distanza: La velocità di diffusione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Più lunga è la distanza, più lenta è la diffusione.
* Dimensione: Più grande è l'organismo, maggiore è la distanza che l'ossigeno deve viaggiare per raggiungere tutte le cellule, rendendo inefficiente la diffusione.
3. Richieste metaboliche:
* Requisiti energetici elevati: Gli organismi multicellulari, in particolare gli esseri umani, hanno un elevato requisito energetico a causa di sistemi e attività di organi complessi. Ciò richiede una fornitura costante di ossigeno per la respirazione cellulare per generare energia.
4. Limitazioni di diffusione:
* La diffusione si basa esclusivamente sul movimento casuale delle molecole. Questo processo è lento e non può tenere il passo con le elevate esigenze di ossigeno degli organismi multicellulari.
Soluzione:sistemi specializzati
Gli organismi multicellulari hanno evoluto sistemi specializzati per superare i limiti della diffusione:
* Sistema respiratorio: I polmoni forniscono una grande superficie per lo scambio di gas, consentendo un efficiente assorbimento di ossigeno e un rilascio di anidride carbonica.
* Sistema circolatorio: Il cuore e i vasi sanguigni trasportano ossigeno in tutto il corpo, consegnandolo a tutte le cellule.
In sintesi: La diffusione è un processo passivo che è troppo lento per soddisfare le esigenze di ossigeno di grandi e complessi organismi multicellulari. Pertanto, sono necessari sistemi specializzati come i sistemi respiratori e circolatori per garantire un efficiente erogazione di ossigeno e una rimozione dell'anidride carbonica.
