كيف تتنفس الأسماك

التنفس عند السمكة

على الرغم من قدرة الأسماك على العيش تحت الماء، إلا أنها تحتاج إلى الأكسجين بدلا من عملية التنفس. لذلك، يمكن للأسماك الحصول على الأكسجين في الماء، على الرغم من أن هذه العملية تحتاج إلى مرور كمية كبيرة من الماء عبر أسطح الخياشيم .

تحصل الأسماك على الأكسجين عن طريق فموها وخياشيمها، بغض النظر عن وظيفة الزعانف في الأسماك، حيث تقوم أجسام الأسماك بدور أساسي في عمل مضخة لتحريك الماء عبر الخياشيم وامتصاص الغازات، وتقوم المساحة الكبيرة للخياشيم بحل أي مشكلة .

عند زيادة مساحة الخياشيم الخاصة بسطح السمكة، يمكن للسمكة استنشاق الأوكسجين بسهولة، وإذا كانت جلد الخياشيم رقيقًا، فإنه يساعد على تدفق الدم بنسب عالية في الاتجاه المعاكس لتدفق الماء على الخياشيم .

تساعد مساحة سطح السمكة الواسعة في تحسين نقل الأوكسجين في الأماكن التي يحتاجها نظرًا لحالتها ورقة خياشيمها. ويطلق على هذه العملية الانتشار ويتم تشديد هذه الظاهرة عندما يكون مستوى الأوكسجين في الماء أقل من مستوى الأوكسجين في دم السمكة.

يمكن للأوكسجين أن يرتبط بالهيموجلوبين، وهو البروتين المسؤول عن توزيع الأوكسجين في جميع أنحاء الجسم، والذي يوجد في خلايا الدم الحمراء .

عندما يتحرك الأكسجين في جسم السمكة، فإنه ينتشر في معظم الأماكن التي يوجد بها ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي يتم إخراج ثاني أكسيد الكربون من خلال خياشيم السمكة أثناء التنفس .

على الرغم من أن الإنسان يختلف كليًا عن الأسماك، إلا أنه لا يزال لديه وظائف تشريحية أساسية تتفق مع تلك التي لدى الأسماك، كما توضح علوم الأحياء البحرية الكثير عن حياة الكائنات الحية في الماء، ويمكن للفرد أن يتعرف على البيولوجيا المتعلقة بالتنفس تحت الماء .

كيف تتحرك الأسماك

تتحرك الأسماك التي لها زعانف أو ذيل هلالي الشكل أو أجسام انسيابية بسرعة في الماء، حيث يتحرك ذيلها بالجوانب المتنوعة، ويشبه حركتها المجداف الذي يجدف القار .

والأسماك التي تكون قريبة لشكل الثعبان تدفع نفسها في الماء مشابهة لحركة الموجة، وحركتها تشبه حركة الثعبان على الأرض، وتكون بطيئة وتحتاج إلى كمية كبيرة من الطاقة .

السمكة التي تحمل زعانف ذيل زعفنية تستخدم الزعانف في منطقة الصدر كوظيفة للقشور في الأسماك، وهناك أنواع مختلفة من القشور في الأسماك، وهذه الأنواع تكون على الأسماك التي تتحرك بسرعة في الماء، وتلعب زعانف الحوض دورا مميزا في ثبات السمكة أثناء التحرك في الماء .

هناك بعض أنواع الأسماك التي تتميز بحركتها البطيئة أو عدم القدرة على السباحة على مسافات بعيدة، حيث تقوم بتثبيت زعانفها في منطقة الصدر وتتحد مع زعانف الحوض لتعمل كمكابح ومما يساعد السمكة على المناورة الصعبة .

يمكن للأسماك التي تعيش في المناطق المرجانية أو الصخرية المقاومة للفريسة ومطاردتها عند الزوايا أو الانعطافات الحادة عند الهروب منها، ويمكن تحقيق الاستفادة من ذلك .

أمثلة على هذه الأنواع من الأسماك تشمل الدامسيل والفراشة، حيث تستخدم الزعانف الصدرية بشكل أساسي أثناء السباحة، وتقوم بذلك الأسماك المنتفخة والملفوفة والجذع، مع الاهتمام بمقارنة الأسماك العظمية والأسماك الغضروفية والأسماك اللافكية من حيث طرق التنفس الخاصة بها.

لماذا يموت السمك إذا خرج من الماء

يسمح جهاز التنفس للسمكة بالعيش داخل الماء، ولا يحتاجون للصعود إلى سطح الماء للحصول على الهواء اللازم، بل يتنفسون الأكسجين أثناء وجودهم في الماء .

وتقوم بذلك باستخدام أوعيتها الدموية الموجودة في خياشيمها ولا تتنفس الهواء .

من المعروف أن السمك يتنفس عن طريق الخياشيم، وهي خاصية مهمة لتنفسه داخل الماء، حيث يلعب الخيشوم دوراً رئيسياً في تنفسه، ولا يمكن للسمكة الحصول على الأكسجين الموجود في الهواء، ولذلك تموت السمكة عندما تخرج من الماء .

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي على أوعية دموية تلعب دورا رئيسيا في امتصاص الأوكسجين من الماء، وهذا صحيح جدا بسبب تركيبه، وهو يلعب دورا أساسيا في بقاء الأسماك العظمية حية في الماء، ولكنه لا يستطيع الحفاظ على حياتها خارج الماء .

يمكن اعتبار خيارٍ آخر هو أن السمكة لا تتحمل الضغط الجوي، ولكن هذا خيارٌ غير واقعي لأن السمكة قد تموت نتيجة عدم إمدادها بالأوكسجين .

يمكن لشكل الخياشيم أن يُجيب عن سؤال كيفية التنفس للأسماك، حيث تعتبر الخياشيم المسؤولة الأولى عن عملية التنفس وتبادل الغازات لدى الأسماك، وذلك عن طريق الخياشيم الموجودة عند البلعوم .

تمثل الخياشيم أنسجة مشابهة للخيوط القصيرة، وتتألف من هياكل بروتينية تؤدي عدة وظائف متنوعة، مثل التبادلات الغازية لثاني أكسيد الكربون والأوكسجين، ونقل الماء والأيونات، بالإضافة إلى القيام بوظائف أخرى مثل نقل الأمونيا والأحماض .

يحتوي الخيط على الشبكة الشعيرية التي توفر مساحة كبيرة لتبادل ثاني أكسيد الكربون والأكسجين، وتعمل على مبادلة الغازات عن طريق فمها، حيث يتم سحب الماء الغني بالأكسجين وضخه من خلال خياشيمها .

عندما تخرج السمكة من الماء، تنهار الخياشيم المسؤولة عن الجهاز التنفسي لديها، لعدم حصولها على الأوكسجين اللازم للحياة، وبذلك تموت السمكة .

ومع ذلك، فإن الرأي الصحيح هو أن الخياشيم هي الجهاز التنفسي للسمكة، وبالتالي عندما تخرج السمكة من الماء، فإنها لا تستطيع الحصول على الأوكسجين اللازم للبقاء على قيد الحياة، وهذا ما يتفق عليه معظم العلماء .

الجهاز التنفسي في الأسماك الرئوية

يقع الجهاز التنفسي في مقدمة الأجزاء الحيوية للسمكة، ويساعد في تبادل الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون بين السمك والبيئة، ويحتوي الخيشوم على الأوعية الدموية التي تمتد في خيوط لحمية ذات أقواس وتوجد في الخلف من التجويف الفموي، وتكون لونها أحمر فاتح .

يمر الماء الذي يمتصه السمك بفمه ويمر بين القضبان إلى الخياشيم، ويحمي الغطاء الخيشومي خياشيم السمكة عند تبادل الغاز، والخيط الخيشومي يكون قريبًا من سطح الخياشيم عن طريق امتصاصه للماء وخروج ثاني أكسيد الكربون .

العديد من أنواع الأسماك العظمية لديها مثانة هوائية توجد في تجويف الجسم فوق المعدة والأمعاء وتحت الكلى، وتشبه هذه المثانة شكل الرتج في الجهاز الهضمي. عندما ينقطع اتصال المثانة بالجهاز الهضمي، يطلق عليها اصطلاحا فيزيائيا “الاتصال الجسدي”. يجب ملاحظة الاختلاف بين أنواع الأسماك العظمية والأسماك الغضروفية .

توجد أنواع أخرى من الأسماك التي تستخدم المثانة كرئة أو كعضو آخر للتنفس الإضافي، وقد تطفو على سطح الماء أو تغوص عندما لا يمكنها الوصول إلى الهواء، وتستطيع الأسماك التي تستخدم المثانة للتنفس التحكم في الغازات الهوائية داخل المثانة وإفراز الأوكسجين .

يمكن امتصاص الغاز من خلال مجرى الدم عن طريق عضو آخر، مما يقلل من فرص ظهور الغازات في الجسم ويساعد على الغرق، وتوجد أسماك في أعماق البحار تحتوي مثانتها على الزيوت وليس الغازات، وتسمى هذه الأسماك أسماك الأعماق البحرية .

يتشابه نمط سباحة الأسماك مع رئتي الفقاريات الأرضية وخصائص الأسماك، كما يتشابه هيكلها مع الأسماك البدائية والأسماك ذات الأشكال الوسيطة التي تشكل الجزء الأكبر من الأسماك البدائية .