كيف تتنفس الأسماك في الماء. ملامح التنفس في الأسماك

بالتأكيد جميع الكائنات الحية تحتاج إلى الأكسجين. يمكنهم أخذها من الهواء الجوي أو الماء. لكن ليس لديهم أعضاء معقدة في البنية مثل الرئتين. لكن الأسماك لها خياشيم. أنها تساعد على امتصاص هذا الغاز أثناء التنفس. وفي الوقت نفسه، تعمل بكفاءة أكبر بكثير من رئتينا، لأنها قادرة على استيعاب ما يصل إلى 30٪ من الأكسجين المذاب فيه من الماء. ولكن في الواقع، لدى الأسماك طرق عديدة للتنفس. لقد تطورت جميعها نتيجة للتطور الطويل وهي مميزة فقط لأنواع معينة.

كيف تتنفس الأسماك عن طريق الخياشيم؟

وبطبيعة الحال، جميع الأسماك، دون استثناء، لديها خياشيم. شكلها متنوع. في بعض الأنواع تكون هذه أكياسًا، وفي حالات أخرى تكون صفائح أو بتلات. لكن كل هذه الأجهزة تهدف إلى شيء واحد - الإبداع سطح أكبر، تتخللها شبكة كثيفة من الشعيرات الدموية، مع مساحة صغيرة نسبيًا.

يدخل الماء المذاب فيه الأكسجين عبر البلعوم في اللحظة التي تفتح فيها السمكة فمها على نطاق واسع. الخياشيم نفسها عبارة عن أعضاء حساسة إلى حد ما، لذا فهي مغطاة من الأعلى بغطاء خيشومي كثيف. كما أنه يشارك بشكل مباشر في عملية التنفس. في الوقت الحالي، عندما يدخل الماء إلى تجويف البلعوم، فإن أغطية الخياشيم تتناسب بإحكام مع الرأس. لذلك يمنعون تدفق السوائل. عندما تنفتح أغطية الخياشيم، يتغير الضغط ويدخل الماء إلى تجويف خاص. يتم اختراقه بواسطة شبكة كثيفة من الأوعية الدموية. تصويب، وتحدث عملية تبادل الغازات. يدخل الأكسجين إلى الدم، ولا تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون منه فحسب، بل يتم أيضًا إزالة المنتجات الأيضية منه. يخرج الماء من تجويف الخياشيم من خلال فتحات خاصة. هكذا تتنفس الأسماك.

الأسماك التي تتنفس من خلال جلدها

وبطبيعة الحال، تتنفس الأسماك بالخياشيم. الجميع يعرف هذا. ولكن كيف نفسر حقيقة أن بعض الأنواع التي تجد نفسها خارج الماء، في العشب الرطب أو التربة، تكون قادرة على العيش هناك لعدة ساعات؟ كيف تتنفس الأسماك في مثل هذه الظروف؟ بالتأكيد ليس من خلال الخياشيم.

في عدد من الأنواع، مثل مبروك الدوع، وثعبان البحر، والكارب، والكارب، ظهرت في عملية التطور فرصة إضافية. يمكنهم امتصاص الأكسجين من خلال سطح الجلد بأكمله. وينطبق هذا بشكل خاص عندما ينخفض ​​مستوى هذا الغاز الحيوي في الماء إلى مستوى حرج. ثم تصبح الخياشيم غير فعالة، ويأتي التنفس الجلدي في المقدمة.

كيف تتنفس الأسماك المتاهة؟

لاحظ العديد من أصحاب أحواض السمك كيف تتنفس الأسماك. غالبًا ما يسبحون على سطح الماء ويخرجون رؤوسهم قليلاً. لماذا يفعلون هذا؟

تحتوي العديد من أنواع أسماك الزينة على جهاز تنفسي محدد - متاهة. وبمساعدتها، يمكنهم بالفعل امتصاص الأكسجين ليس من الماء، ولكن من الهواء الجوي. وفي هذه الحالة يجب أن ترتفع السمكة إلى السطح مرة واحدة على الأقل كل بضع ساعات وتأخذ نفسًا. وإلا فإنها سوف تموت.

تقع المتاهة الخيشومية على جانبي رأس السمكة. يقع فوق الخياشيم. عندما تبتلع السمكة فقاعة هواء، فإنها تدخل إلى الغرف الإسفنجية للمتاهة. جدرانها مغطاة بكثافة بالشعيرات الدموية. يتغلغل الأكسجين فيها، ثم يتم توزيعه بعد ذلك على جميع أعضاء وأنسجة الجسم. تساعد المتاهة الخيشومية الأسماك ليس فقط على البقاء في جسم مائي مستنفد للأكسجين، بل أيضًا على الانتقال إلى جسم آخر.

سمكة تتنفس من القناة الهضمية

قد يفاجئ هذا الكثيرين، لكن هناك نوع واحد من الأسماك يستخدم أمعائه للتنفس. هذه هي أسماك السلور من جنس Coridoras. إنهم يتنفسون الهواء الجوي. على الرغم من أن هذا ليس صحيحا تماما. على عكس نفس الأسماك المتاهة، ليس لديهم أي أعضاء خاصة. قادر على امتصاص الأكسجين بمعدته. هذه سمكة تتنفس الهواء. إنها ببساطة تبتلعها وتضخها في مثانة السباحة الخاصة بها. هذا هو المكان الذي يحدث فيه امتصاص الأكسجين.

سمكة يمكنها تسلق الأشجار

لذا، فإن الأسماك التي تتنفس في الماء واضحة تمامًا. ولكن ماذا عن أولئك الذين يمكن أن يظلوا خارج الماء لعدة أيام؟ هل تعتقد أن مثل هؤلاء الأشخاص غير موجودين؟ مُطْلَقاً. ممثل مشرقمثل هذه الأسماك هي سمك الفرخ المتسلق. يعيش في الشرق الأقصى.

تم تصميم خياشيم هذه السمكة الفريدة بحيث تكون قادرة على امتصاص الأكسجين من الهواء. بالإضافة إلى ذلك، لديها هيكل خاص من المقاييس، والذي يسمح لها ليس فقط بالتحرك على الأرض، ولكن أيضًا لتسلق الأشجار. في الواقع، حصلت على اسمها لهذه الميزة.

بالمناسبة، هذا النوع ليس هو الوحيد. هناك سمكة أخرى يمكنها أن تتنفس الهواء - ربان الطين. يعيش في مناطق أفريقيا حيث غالبًا ما يُلاحظ الجفاف الشديد. لقد تطورت هذه السمكة طريقة مثيرة للاهتمامالبقاء على قيد الحياة في هذه الفترات غير المواتية لنفسك. وعندما تجف البركة، يدفن الربان نفسه في الوحل. هناك يستطيع البقاء بدون ماء لعدة أشهر. ولا يغادر ملجأه المؤقت إلا عندما تعود المياه مرة أخرى. وهذا ما تفعله معظم الأسماك الرئوية. هذه المجموعة تستحق اهتماما خاصا.

الرئة

تنتمي الأسماك الرئوية إلى مجموعة قديمة جدًا. يجد علماء الحفريات بقايا هذه المخلوقات في الطبقات والرواسب، ولفترة طويلة كانت تعتبر من الأنواع المنقرضة تمامًا. ولم يتم اكتشاف اكتشاف مذهل إلا بعد دراسة طبيعة أستراليا وأفريقيا في القرن التاسع عشر. تم ايجادها وجهات النظر الحديثةالسمكة الرئوية. لم يؤثر هذا على آراء العلماء فيما يتعلق بتصنيف الفقاريات فحسب، بل أدخل تعديلات عليه أيضًا

تمتلك جميع الأسماك الرئوية، بالإضافة إلى الخياشيم المميزة، رئة واحدة أو رئتين. هذا عضو معدل، وليس لدى هذه الأعضاء أي شيء مشترك مع رئتي الثدييات. يتم اختراق جدرانها بواسطة العديد من الشعيرات الدموية التي يتم من خلالها تبادل الغازات. هل تتنفس الأسماك الأكسجين المذاب في الماء؟ بالطبع. ولكن فقط عندما يكون هناك ما يكفي منه في الماء. إنهم يحتاجون إلى رئتين فقط للانتظار لفترة طويلة من الجفاف، أو البقاء في الطمي، أو للانتقال من جسم مائي إلى آخر. كقاعدة عامة، لديهم زعانف متطورة للغاية يمكن أن تكون بمثابة أطراف. وبالتالي، يمكن للأسماك الرئوية أن تقوم بتحولات تستمر لعدة أيام.

يمكن العثور على الأسماك في المستنقعات والبحيرات والبحار والأنهار على الإطلاق المناطق الجغرافيةالكواكب. يقضون حياتهم بأكملها تحت الماء دون أن يواجهوا أي صعوبة في التنفس. ولا يحتاج معظمها إلى الطفو إلى السطح لابتلاع جزء آخر من الهواء. ماذا تتنفس الأسماك؟ ما هي الآليات التي تساعدهم على البقاء على قيد الحياة؟ البيئة المائية؟ وسنتحدث عن البنية الداخلية للأسماك والحيل الطبيعية لهذه الحيوانات المائية في مقالتنا.

متطلبات الأكسجين

في البيئة المائية، الأسماك هي المجموعة السائدة من الحيوانات. تمر في الأنهار والمحيطات بجميع مراحل تطورها البيولوجي - من البيض إلى البالغين. وفي الوقت نفسه، لا يستطيع سوى عدد قليل من الأنواع أن يخرج بين الحين والآخر ويستنشق هواء الغلاف الجوي، في حين تكيفت الأغلبية للعيش بدونه.

ولكن ماذا تتنفس الأسماك عندما تكون في الماء باستمرار؟ مثل الفقاريات الأخرى، فإنها تحتاج إلى الأكسجين لتعمل بشكل طبيعي. إنهم "يستخرجونه" ليس من الهواء، بل مباشرة من الماء، ويقومون بتصفيته حرفيًا. للحصول على ما يكفي من الغاز، عليهم "معالجة" كمية كبيرة من السائل.

يعد محتوى الأكسجين الموجود في الخزان مهمًا للغاية لوظائفها الطبيعية، ويؤدي النقص إلى مجاعة الأكسجين وموت الحيوانات. ومع ذلك، كل نوع له معايير تركيز الغاز الخاصة به. على سبيل المثال، يعيش التنش والكارب في المسطحات المائية الراكدة ويستطيعان البقاء على قيد الحياة حتى في ظل ضعف وجود الأكسجين (من 4 سم 3 / لتر إلى 0.5 سم 3 / لتر). على العكس من ذلك، فإن سمك السلمون المرقط وسمك السلمون وسمك الكراكي يتطلب الكثير من المتطلبات. وهي تحتاج إلى تركيز غاز يزيد عن 7 سم3/لتر.

يتغير تصور الأسماك مع تقدم عمرها، ومع الانتقال من موسم إلى آخر، وكذلك حسب نشاطها. لذلك، كلما كان الفرد أصغر سناً وأكثر نشاطاً، كلما زاد حاجته إلى الأكسجين. وتزداد الاحتياجات بشكل كبير قبل وضع البيض، حيث تحتاج الأسماك إلى الكثير من القوة والطاقة. في درجات الحرارة المرتفعة وتجمد البركة في الشتاء، يحدث نقص في الأكسجين، مما يسبب صعوبة في التنفس لدى الحيوانات.

ماذا تتنفس الأسماك؟ أجهزة لتبادل الغازات

تماما مثلنا، يتم تبادل الغازات في الأسماك باستخدام نظام الدورة الدموية. للقيام بذلك، لدى معظمهم دائرة واحدة فقط من الدورة الدموية وقلب من غرفتين، في أنواع الرئة هناك دائرتان من هذا القبيل. يدخل الأكسجين إلى القلب عن طريق الأوعية، ويدخل إليها عن طريق الخياشيم التي تقوم بتصفية الغازات من الماء.

في الواقع، الجهاز التنفسي للأسماك أكثر كفاءة من الجهاز البشري. ويمكنه تصفية الأكسجين من الماء مرتين إلى ثلاث مرات أكثر مما تزيله الرئتان من الغلاف الجوي. في الأساس، تتنفس الأسماك بالخياشيم، لكن في بعض الأحيان لا يكون عملها كافيًا أو لا تسمح الظروف باستخدامها بشكل طبيعي. وفي هذه الحالة، ترتبط بهم هيئات خاصة أخرى.

إضافية أو طرق بديلةتتنفس الأسماك كثيرًا. تساعد جميع الأنواع على الإطلاق نفسها عن طريق تبادل الغازات جزئيًا عبر الجلد. يستخدم البعض أيضًا مثانة السباحة، والبعض الآخر يستخدم الأمعاء أو الأعور في المعدة. تكيفت بعض الأنواع مع تنفس الهواء الجوي، ولهذا يستخدمون أعضاء متاهة أو فوق خيشومية.

الهيكل الداخلي للأسماك: كيف يتم ترتيب الخياشيم

يبدأ تنفس الأسماك بابتلاع الماء عن طريق الفم. يوجد في البلعوم جهاز خيشومي تتم فيه العملية الإضافية. يتكون الجهاز من أقواس خيشومية تقع على جانبي الحيوان. وهي مدعومة بخيوط الخياشيم والأسدية. من الخارج، أقواس الأسماك العظمية مغطاة بأغطية.

ترتبط خياشيم الأسماك بالعديد من الأوعية الدموية. بمجرد وصول الماء إلى البلعوم، يمر عبر أقواس الخياشيم، ويغسل البتلات ويطلق الأكسجين إلى الشرايين المرتبطة بها. يتم توجيه الدم المخصب إلى القلب والأنسجة، ومن هناك يعود إلى البلعوم، حيث يطلق ثاني أكسيد الكربون إلى الماء ويخرجه عبر الشقوق الخيشومية إلى الخارج.

الرئة

كما ذكر أعلاه، فإن الأداة الرئيسية لتبادل الغازات هي الخياشيم. ولكن ماذا تتنفس الأسماك التي تسمى "الأسماك الرئوية"؟ يتم تمثيل هذه الحيوانات الآن برتبة واحدة فقط، والتي تضم ستة أنواع. إنهم يعيشون بالقرب من أستراليا وأفريقيا و أمريكا الجنوبية.

من بين جميع الأسماك، فهي أقرب أقرباء رباعيات الأرجل. ميزة أخرى لهم هي أنه بالإضافة إلى الخياشيم، لديهم رئتين مبسطتين. يتيح لهم هذا التكيف العيش في المسطحات المائية مع كمية صغيرة جدًا من الأكسجين، وإذا لزم الأمر، الحصول عليه من الهواء الجوي عن طريق الظهور على السطح.

أسماك المتاهة أو الزاحف

تمثل أسماك المتاهة ترتيب الأسماك ذات الزعانف الشعاعية. وتشمل هذه العديد من أنواع أحواض السمك، مثل اللابيوس، والجورامي، والبيتا السيامية، وماكروبودس، واللابتوسيس وغيرها. في الطبيعة، يعيشون في المياه العذبة في أفريقيا وآسيا.

جميعهم يعرفون كيف يتنفسون الهواء أيضًا. ليس لديهم رئتين، لكن لديهم عضوًا خاصًا على شكل جيب، يتكون من العديد من الصفائح. تقترب الشعيرات الدموية من جدرانها، حيث يتم تبادل الغازات. يقع عضو المتاهة فوق خياشيم السمكة. وبفضله تستطيع الحيوانات البقاء على قيد الحياة لعدة أيام بدون ماء. في الوقت نفسه، فإن "الريح الثانية" ليست إضافة مريحة للخياشيم. لا يمكنهم تجنب استخدام عضو المتاهة، لذلك يضطرون إلى الخروج من الماء بشكل دوري، وإلا فإنهم يتعرضون لخطر الاختناق.

بفضل عمليات التنفس، يتلقى الجسم إكسير الحياة - الأكسجين الذي يحمله الدم عبر أنسجة الجسم. في الأسماك، يتم امتصاص الأكسجين ودخوله إلى الدم بشكل أساسي في الخياشيم، التي تحتوي على العديد من الشعيرات الدموية الصغيرة. يمكن أن تكون أعضاء الجهاز التنفسي الإضافية التي تزود الدم بالأكسجين هي النافورات الموجودة على رأس أسماك القرش والشفنينيات أمام العينين، والمتاهة (تجويف هوائي مزود بالأوعية الدموية)، ومثانة السباحة، والأمعاء.

يمتلك ثعبان البحر الكهربائي Electrophorus sp تكيفًا غريبًا. أمريكا الجنوبية. وعندما تعمل بطارياتها الكهربائية، يحدث التحليل الكهربائي مباشرة في دم السمكة، ويتحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين. يتم إطلاق الأخير في فقاعات من خلال الخياشيم، ويحمل الدم الأكسجين في جميع أنحاء الجسم. يشعر ثعبان البحر بالارتياح في البحيرات الاستوائية شبه المستنقعية درجة حرارة عاليةماء.

في تَقَدم التنمية الفرديةونمو الأسماك آلة تساعد على التنفسلهم يتغير. في اليرقات والأحداث المبكرة لمعظم الأسماك، تغطي الأوعية الدموية كامل سطح كيس الصفار، والزعانف الصدرية، والرأس، وأغطية الخياشيم، وفي بعض الأنواع، سطح الجسم بالكامل. يتطور التنفس الخيشومي تدريجياً. تلعب الزعانف الصدرية دورًا مهمًا في تنفس الأسماك في جميع مراحل نموها، مما يساعد على التهوية الجهاز التنفسي. ومع ذلك، في أسماك القرش، الزعانف الصدرية غير قادرة على حركات التنفس. وهي، مثل بعض الأسماك الأخرى سريعة الحركة، مثل الماكريل، لديها تنفس سلبي. وبسرعة 2 متر في الثانية وما فوق، يتواجد فم قرش الرمل Carcharias sp. نصف مفتوح ، ويغسل الماء تجويف الخياشيم ويضمن إمداد الأكسجين. يتم ملاحظة التنفس النشط الطبيعي في قرش الرمل فقط عندما يتحرك ببطء شديد وفي حالة راحة.

ولعل التنفس السلبي هو سمة لعدد أكبر من الأنواع. على أية حال، من المعروف أنه لا يمكن الاحتفاظ بأسماك القرش الكبيرة والسريعة في حمامات صغيرة، حيث لا يمكنها تطوير السرعة الكافية للتنفس السليم. تدريجيا تصاب الأسماك بفقر الدم وتموت من الاختناق. ومن المثير للاهتمام أنه بالنسبة لرفيق القرش المتكرر Remora sp. التنفس السلبي هو نموذجي.

خياشيم الأسماك تعمل فقط في الماء. إذا قمت بسحبه إلى الأرض، فإن الماء يتدفق من الخياشيم، وتجف وتلتصق ببعضها البعض. في هذه الحالة، يموت سمك الرنجة والكارب الفضي على الفور تقريبًا، ويعيش سمك السلمون المرقط والسلمون وسمك الكراكي لفترة أطول قليلاً. في مبروك الدوع والكارب، تكون أغطية الخياشيم مغلقة بإحكام، وتبقى الأسماك على قيد الحياة في العشب الرطب لعدة ساعات. والحقيقة هي أنهم يستهلكون القليل من الأكسجين، وعندما يتم "إيقاف" الخياشيم، فإنه يدخل الدم عبر سطح الجلد. التنفس الجلدي هو إلى حد ما سمة من سمات سمك الحفش والبايك.

في القرن الماضي، غالبا ما يتم تسليم سمك الحفش الحي إلى طاولات التجار البارزين، الذين تم نقلهم لعدة أيام دون ماء في مهد قماش. تم وضع قطعة من القطن مبللة بالكونياك أو الكحول في فم السمكة. السمكة "السكرية"، بعد أن سقطت في ذهول، صمدت أمام الرحلة تمامًا. وتم تسليم الستيرليت إلى المائدة الملكية حيًا بعد 3-5 أيام من السفر في سلال ذات طحالب رطبة.

في البرد، يعيش رمح لفترة طويلة دون ماء. إذا قمت بتغليفه بورق سميك، فيمكن أن "يعود إلى الحياة" بعد 3 ساعات. تم تطوير التنفس الجلدي لثعبان البحر بشكل كبير. يمكن أن يبقى لعدة أيام بدون ماء وفي الصباح غالبًا ما يزحف من بركة إلى أخرى. حتى مبروك الدوع الشائع، بفضل تنفس الجلد النشط، قادر على البقاء لمدة عام أو أكثر في طمي البحيرات الجافة حتى يمتلئ الخزان بالماء. في شمال كازاخستان، حيث يوجد العديد من البحيرات التي لا يمكن تصريفها مع تقلبات قوية في منسوب المياه، غالبا ما يتم ملاحظة مثل هذه الحالات.

دعونا نتذكر أيضًا الأسماك الاستوائية المذهلة - نطاط الطين، أو Periophthalmus sp. لقد تحول زوج زعانفه الأمامي إلى ما يشبه الأرجل، مما يتيح له القفز. لا يمكن العثور على الطائر وهو يسبح في الماء، فهو يجلس أو يزحف لساعات في الجو الرطب لأشجار المانغروف على طول الأغصان والجذور، ويطارد الحشرات. وضعه المفضل هو الجسم على الأرض والذيل في الماء. الجلد الرقيق للذيل المشبع بالعديد من الشعيرات الدموية الموجودة على السطح يسمح بسهولة بمرور الأكسجين. وبالتالي فإن الذيل هو عضو تنفسي مهم. خياشيم هذه السمكة محمية من الجفاف عن طريق إغلاق الأغطية بإحكام. يدخل الجزء الرئيسي من الأكسجين من خلال جلد الجسم والرأس ومن خلال الغشاء المخاطي لتجويف الفم والخياشيم المشبعة بالأوعية الدموية.

يحتوي لوشنا على نوع خاص من التنفس الإضافي - المعوي. يبتلع الهواء، ويمرره عبر الأمعاء، التي تحتوي على شبكة كثيفة من الأوعية الدموية. يمكن أن يعيش اللوش أيضًا في بركة جافة تحت طبقة من الطمي الجاف بسمك 30-40 سم.

تبتلع أسماكنا الأخرى أيضًا الهواء الجوي للتنفس. المنطقة الوسطى. في كثير من الأحيان، في حرارة الصيف، يمكنك سماع أصوات صفعة في غابة القصب ونباتات البردي على البحيرة أو النهر. تنبعث من التنش، و مبروك الدوع، و الكارب عن طريق إخراج رؤوسهم من الماء. الهواء المبتلع، عندما يتحرك عبر الخياشيم، يثري الماء الموجود في التجويف بالأكسجين. يتم إجراء هذا التنفس بشكل قسري ويحدث عندما يتدهور توازن الأكسجين في الخزان.

لكن بالنسبة لبعض الأسماك الاستوائية، فإن تنفس الهواء الجوي أمر طبيعي وإلزامي. ولهذا الغرض، تمتلك الأسماك المتاهة تجويفًا فوق الأنف مزودًا بالعديد من الأوعية الدموية. حتى في الماء كمية كافيةالأكسجين، فإنها ترتفع بانتظام إلى السطح لتجديد إمدادات الهواء الخاصة بها. رأس الثعبان، الذي يعيش الآن في الجزء الأوروبي من الاتحاد السوفياتي، لديه نفس الخاصية. سمك النهاش الأناناس Anabas sp. وبعد هطول الأمطار، يزحف خارجًا من الماء بحثًا عن ديدان الأرض، وغالبًا ما تحمله الطيور إلى رؤوس الأشجار.

ربما لا يوجد عضو آخر في الأسماك له غرض متعدد الأغراض مثل مثانة السباحة. يمكن أن يعمل كعضو تنفسي، وجهاز سمع، ومنظم للطفو، ومصدر للصوت. نشأت المثانة السباحة، كما يظهر تاريخ تطورها، من ثنايا الغشاء المخاطي للمعدة الأمامية. يبدو أن وظيفة الجهاز التنفسي للمثانة السباحة تكون مبكرة. ترجع هذه الفكرة إلى حقيقة أن الوظيفة الهيدروستاتيكية للمثانة تظهر في الأسماك اللاحقة - teleosts. في عدد من الأنواع، على سبيل المثال سمك السلور الاستوائي Doras sp. ، فهو يلعب دور الرئة. مسافر مشهورفي القرن الماضي، وصف شومبورج كيف تحرك سمك السلور، عندما جف خزانه الأصلي، في قطعان برية بحثًا عن خزانات جديدة. كانت آلاف الأسماك تزحف بسرعة الرجل الذي يمشي ببطء، وتدفع أجسادها بذيولها المرنة وتستقر على أشواك زعانفها الصدرية.

إن الأسماك الرئوية، وهي أقارب أسلاف الفقاريات البرية الأولى، تتكيف بشكل أفضل مع تنفس الهواء الجوي. يمكنهم التنفس باستخدام الخياشيم ومثانة السباحة الخلوية، والتي تتكون، مثل الرئتين الحقيقيتين، من فصين. على سبيل المثال، الأسماك الأفريقية Protopterus sp. عندما يجف الخزان تمامًا، يدفن نفسه في الطمي، ويحفر عشًا، ويبني شرنقة من الطمي حول جسمه ويدخل في حالة سبات. على عمق 0.5 متر، يمكنها السبات لمدة تصل إلى 2-3 سنوات. بمجرد أن يملأ الماء الشرنقة ويذوب، تصعد السمكة إلى السطح وتبدأ صورة نشطةحياة.

يقع Protopterus في الشرنقة ويتجه فمه نحو الحفرة، ويظل الجلد رطبًا. تتراكم المنتجات الأيضية في الأنسجة ويتم إطلاقها بعد استيقاظ الأسماك من السبات. أحد أقارب Protopterus، الكاتيل الأسترالي Ceratodus sp. يعيش في الأنهار المتضخمة ذات التيارات البطيئة. في نهاية الصيف، عندما ينقسم النهر إلى أحواض معزولة وتموت جميع الأسماك، فإن الكاتيل لا يدخل في حالة سبات، بل يوجد، ويتنفس الهواء، ومن خلفه يرتفع إلى السطح. يبحث عنه السكان الأصليون من خلال أصوات الصفع المميزة التي تصدرها الأسماك عند ابتلاع الهواء. أكبر أسماك المياه العذبة هي سمكة أرابيما Arapaima sp. والتي تعيش في حوض الأمازون، وتتنفس أيضًا بفقاعة تشبه الرئتين الإسفنجيتين للحيوانات البرية. يوجد فيها تدفق دم شرياني وريدي، والفصل بينهما ليس مثاليًا بعد. تستخدم الأسماك الخياشيم فقط في الشهر الأول من الحياة، ثم تتنفس فقط بمساعدة المثانة. الماء لا يدخل إلى "الرئتين". ترتفع الأسماك أيضًا إلى السطح للحصول على الأكسجين، والأحداث - 20-30 مرة في الساعة، والبالغين - 6-10 مرات. الأكاديمي I. I. توصل شمالجوزين، بالنظر إلى أصل الفقاريات الأرضية، إلى استنتاج مفاده أن ظهور الأسماك على الأرض حدث في خزانات المياه العذبة الساخنة مع نقص الأكسجين، حيث كانت الأشكال القادرة على تنفس الأكسجين الجوي في وضع سائد. كانت أعضائهم التنفسية الأولية، كما ذكرنا سابقًا، عبارة عن الجلد والمثانة السباحة، والتي تطورت منها الرئتان لاحقًا. خلال العصر الديفوني (قبل 320-400 مليون سنة)، انتشرت على نطاق واسع الأسماك الرئوية القديمة، والأقارب المنقرضة للأسماك الرئوية الحديثة، وكذلك الأسماك ذات الزعانف الفصية. في كلا الشكلين، تم تكييف الأطراف ليس فقط للسباحة، ولكن أيضًا للزحف على الأرض. ولكن من أجل غزو الأرض حقًا، استغرقت الفقاريات 200 مليون سنة أخرى. سنين.

تحتاج الأسماك، مثل جميع الحيوانات والنباتات، إلى الأكسجين للتنفس. ولكن على عكس الحيوانات الأرضية، لا تتلقى الأسماك ذلك من الهواء، ولكن من البيئة المائية.

وبطبيعة الحال، لا تستطيع الأسماك تحليل الماء إلى أكسجين وهيدروجين. ولا يستخدم الأكسجين الذي هو جزء من الماء مركب كيميائي. كمية الماء في الحوض، بغض النظر عن المدة التي تقضيها الأسماك هناك، ستبقى دون تغيير (إذا تم استبعاد التبخر).

للتنفس، تلتقط الأسماك الهواء، أو بالأحرى غاز الأكسجين، الذي يذوب في الماء كشوائب اختيارية وغير مستقرة (مثل الأملاح على سبيل المثال).

يمكن إثبات حقيقة احتواء الماء على غازات مذابة بسهولة من خلال ملاحظات بسيطة. على سبيل المثال، على الجدران الداخلية للدلو ماء باردجلبت ل غرفة دافئةوسرعان ما تظهر فقاعات الهواء. يكون إطلاق الغازات المذابة في الماء أكثر وضوحًا عند تسخينه أو غليه. لا يحتوي الماء المغلي جيدًا على أي غازات مذابة تقريبًا، لذلك لا تستطيع الأسماك التنفس فيه، على الرغم من أنه، مثل كل الماء في العالم، يتكون من الأكسجين والهيدروجين بنسبة وزن ثابتة تبلغ 8:1.

خياشيم الأسماك عبارة عن حافة من بتلات رقيقة الجدران ومتفرعة بشكل معقد، تجلس على أقواس الخياشيم وتتشابك مع شبكة كثيفة من الأوعية الدموية الصغيرة. السطح الإجمالي للخياشيم كبير جدًا: يصل إلى 17 سم2 - وهو ما يعادل المساحة تقريبًا علبة الثقاب- سمكة شبوط تزن 10 جرام، والتي يمكن وضعها بحرية في هذا الصندوق.

من خلال الجلد الرقيق لخيوط الخياشيم، يخترق الأكسجين من الماء إلى دم السمكة، ويخترق ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الماء. لكي تتنفس الأسماك بشكل طبيعي، من الضروري غسل الخياشيم بشكل مستمر بالمياه العذبة. يتم تدفق المياه العذبة إلى أعضاء الأسماك بمساعدة الأغطية التي تغطي الخياشيم، وحركتها السريعة إلى حد ما.

وبالتالي، يعمل الغطاء الخيشومي البارز كمضخة، حيث يسحب الماء من البلعوم. وعندما يتم الضغط على غطاء الخياشيم مرة أخرى على الجسم، فإن حافته الخلفية مع الحافة الجلدية تتحرك بعيدًا إلى حد ما، مما يفتح فتحة الخياشيم التي يندفع من خلالها الماء النازح.

خياشيم الأسماك المحضرة معرضة بسهولة للتلف والتعفن. لذلك، غالبًا ما يتم إزالة خياشيم الأسماك على سفن الصيد (على سبيل المثال، باس البحر) أو قطع رأسه (سمك القد والحدوق).

اعتمادًا على نوع وحجم وتغذية الأسماك، فإنها تحتاج إلى تركيزات مختلفة من الأكسجين المياه المحيطة. عند الضغط الطبيعي ودرجة الحرارة +4 درجة لكل لتر مياه عذبةلا يمكن أن يذوب أكثر من 9 سم 3 من الأكسجين عند درجة حرارة +15 درجة - لا يزيد عن 7 سم 3.

يحدث تنفس أسماك السلمون بشكل طبيعي عندما يكون محتوى الأكسجين على الأقل 6-7 سم 3 لكل لتر من الماء. غالبية سمك السلمون- سمك السلمون، والرمادي، والسمك الأبيض، والباليا، والرائحة، وما إلى ذلك - ليس من قبيل الصدفة أنهم يعيشون في المياه الباردة، وعادة ما تكون غنية بالأكسجين. والعديد من الكارب - مبروك الدوع، الكارب، التنش - تظل قابلة للحياة حتى عند 0.5-1 سم 3 من الأكسجين لكل لتر.

يتم تحديد تركيز الأكسجين المذاب بطريقة بسيطة الطرق الكيميائية. من الضروري مراقبة نظام الأكسجين عند نقل الأسماك الحية، عند الاحتفاظ بها (خاصة في فصل الشتاء). الخزانات الاصطناعيةعلى سبيل المثال، حفر البرك. يحدث أحيانًا نفوق أعداد كبيرة من الأسماك في الأنهار الكبيرة، على سبيل المثال في نهر أوب، بسبب زيادة جريان مياه المستنقعات "الحمضية".

في البحار، كقاعدة عامة، هناك دائما ما يكفي من الأكسجين. ومع ذلك، في أعماق البحر الأسود، بسبب عدم وجود تبادل المياه مع الطبقات السطحية، فإن المياه راكدة، خالية عمليا من الأكسجين، وبالتالي من الكائنات الحية؛ فقط البكتيريا التي تنتج كبريتيد الهيدروجين شائعة هناك.

وفي بحر آزوف، يمكن أن يؤدي التوقف المؤقت للدورة الرأسية بسبب الهدوء المطول إلى نقص الأكسجين وموت الحيوانات المستقرة في الطبقات القريبة من القاع. ترجع حالات النفوق الهائلة إلى حقيقة أن تنفس الأسماك في مناطق معينة من المحيط ينقطع بسبب نقص الأكسجين.

تساعد مراقبة مستويات الأكسجين أحيانًا في التنبؤ بتوزيع الأسماك التجارية. على سبيل المثال، في منخفض بورنهولم في بحر البلطيق، يتكاثر سمك القد في آفاق مختلفة، اعتمادًا على تدفق المياه من بحر الشمال. تختلف مياه بحر الشمال عن مياه البلطيق العميقة في محتوى الأكسجين والملوحة.

لذلك، من خلال مراقبة توازن الأكسجين في حوض بورنهولم، يمكن التنبؤ بالتوزيع الرأسي لسمك القد. ويؤثر ذلك على نجاح الصيد بشباك الجر في القاع، والذي يصطاد فقط الأسماك الموجودة على ارتفاع لا يزيد عن بضعة أمتار فوق سطح الأرض.

إن التجمعات الكثيفة للغاية من الأسماك (مثل سمك القد الذي يبيض قبالة جزر لوفوتين، والرنجة الشتوية في البحر النرويجي) تقلل من تركيز الأكسجين في المياه المحيطة.

وبالتالي، يمكن أحيانًا البحث عن الأسماك باستخدام بيانات الأكسجين.

يتم تنفس الأسماك ليس فقط بمساعدة الخياشيم. يمكن إبقاء سمك الكراكي أو الكارب على قيد الحياة لعدة ساعات في الطحالب أو العشب الرطب؛ ومع ذلك، بمجرد أن يجف جلد هذه الأسماك، فإنها تموت. وهذا يعني أن تبادل الغازات يحدث من خلال الجلد الرطب. في الواقع، في بعض الأسماك، يتم توفير حوالي نصف الأكسجين المستهلك عبر الجلد. يستطيع نطاط الطين ترك الماء لفترة طويلة بفضل التنفس الجلدي. أحيانًا يزحف ثعبان البحر ليلًا لمسافات طويلة على الأرض، ولكن فقط على أرض رطبة مبللة بالمطر أو الندى، عندما لا يفقد الجلد الرطوبة.

في الأمعاء الخلفية، تحتوي الأمعاء الخلفية على جدران رقيقة، متشابكة بكثافة مع الأوعية الدموية؛ لا يتراكم الطعام المهضوم هناك أبدًا. يبتلع اللوش الهواء ويمرره عبر الأمعاء وفي نفس الوقت يتم إثراء الدم بالأكسجين. خلال فصل الصيف، تجف الجداول أو البرك أو المستنقعات، وتحفر اللوشات في الطمي ويمكن أن تعيش لأسابيع بدون ماء.

يوجد فوق خياشيم بعض الأسماك الاستوائية تجويف به طيات عديدة يذكرنا بالمتاهة. تسمى هذه الأسماك "أسماك المتاهة". يدخل الهواء الذي يلتقطونه بانتظام من السطح إلى العضو فوق الخيشومي. أسماك المتاهة - على سبيل المثال، Macropods، Gourami - تتسامح بسهولة مع استنفاد الأكسجين في الماء. وإذا قمت بسد طريق الجورامي إلى السطح، فسوف تموت السمكة.

سمكة متاهة أخرى، المنزلق، كما ذكرنا سابقًا، غالبًا ما تزحف إلى الأرض ليلاً بحثًا عن الطعام. يحتوي رأس الثعبان، وهو سمكة أمور، أيضًا على عضو فوق خيشومي ذو بنية مختلفة قليلاً، حيث يكون تنفس الهواء أكثر أهمية من تنفس الماء.

تمتلك بعض الأسماك، مثل سمكة الأرابيما في أمريكا الجنوبية، مثانة سباحة ذات جدران خلوية. بشكل دوري، تلتقط هذه السمكة الهواء الذي يدخل المثانة السباحة من خلال المريء وقناة خاصة، ومن خلال جدرانها إلى الأوعية الدموية.

السمك الرئوي الأفريقي - البروتوبتروس - عندما يجف الخزان، يدفن نفسه في الطمي ويدخل في سبات طويل. يتم تنفس هذه الأسماك من خلال ممر ضيق في التربة الجافة. غالبًا ما توجد أعضاء تنفسية إضافية في أسماك المياه العذبة، حيث أنه في المياه العذبة، وخاصة المياه الاستوائية، غالبًا ما يحدث نقص حاد في الأكسجين.

جميع الكائنات الحية تحتاج إلى الأكسجين. يمتصون هذا الغاز عندما يتنفسون. في الماء، حتى المشبع بالأكسجين (وليس الهواء)، عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، لا يزيد حجم الأكسجين عن 1%.

يتم تنفس الأسماك في المياه المائية بشكل أساسي بمساعدة الخياشيم: يمر الماء المحتوي على الأكسجين المذاب عبر الفم إلى الخياشيم، حيث يتم امتصاص الأكسجين المذاب ويدخل الجسم. درجة امتصاص الأكسجين من الماء بهذه الطريقة في التنفس عالية جدًا وتصل إلى 30٪ (للمقارنة: تمتص الثدييات ما يصل إلى ربع الأكسجين المستنشق فقط).

تحتوي بعض الأسماك أيضًا على أعضاء تنفسية إضافية: فهي تمتص الأكسجين من خلال الجلد أو بمساعدة أعضاء خاصة مميزة للأنواع الفردية أو الأجناس أو العائلات. على سبيل المثال، لدى أسماك عائلة Anabantidae، التي تضم العديد من الممثلين المشهورين لحوض السمك الإكثيوفوني (الغوراميس، الديوك، اللاليوس، الماكروبود)، عضوًا خاصًا - متاهة خيشومية، مما يسمح لهم بامتصاص الأكسجين من الهواء. إذا لم تتمكن هذه الأسماك من الصعود إلى سطح الماء لعدة ساعات، فإنها تموت.

يدخل الأكسجين الذي يدخل الجسم عبر الخياشيم وأعضاء الجهاز التنفسي الأخرى إلى الدم ويتم توزيعه في جميع أنحاء جسم السمكة. ويشارك في عملية الأكسدة المواد العضوية. توفر تفاعلات الأكسدة والاختزال هذه الطاقة لإبقاء الأسماك على قيد الحياة.

ما هي مصادر الأكسجين في مياه الحوض؟ العامل الرئيسي، كما هو الحال في الخزانات الطبيعية، هو تبادل الغاز الطبيعي مع الهواء المحيط. يتحسن تبادل الغازات في حالة وجود أمواج أو منحدرات أو بنادق في الخزان (في ظروف حوض السمك يتم استبدالها بالتهوية القسرية للمياه باستخدام المضخات أو الضواغط الصغيرة). يتم توفير كمية كبيرة من الأكسجين بواسطة النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي.

تمتص الأسماك وحيوانات الزينة الأخرى الأكسجين المذاب في الماء، وفي الليل بواسطة النباتات. يتم استهلاكه أيضًا أثناء تحلل البراز وحطام النباتات و السمك الميت.

وتختلف كمية الأكسجين التي تحتاجها الأسماك وتعتمد بشكل كبير على درجة حرارة الماء ونوع الأسماك وحجمها ودرجة نشاطها وعوامل أخرى.

تؤثر درجة حرارة الماء على نسبة الأكسجين فيه: وكما هو معروف فإن ذوبان الغازات يتناقص مع زيادة درجة حرارة السائل. عادة، يكون محتوى الأكسجين في الماء الملامس للهواء الجوي أقل من الحد الأقصى للذوبان وهو 0.7 مل لكل 100 جرام من الماء عند درجة حرارة 15 درجة مئوية، و0.63 مل عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، و0.58 مل عند درجة حرارة 25 درجة مئوية. هذا هو محتوى الأكسجين يكفي تمامًا لسكان أحواض السمك، حيث ثبت أن محتوى O2 الأمثل بالنسبة لهم هو من 0.55 مل إلى 0.7 مل لكل 100 جرام من الماء.

دراجات نارية محلية الصنع لجميع التضاريس