Aqu @teach: فسيولوجيا التنفس
الهواء الذي نتنفسه هو في الغالب النيتروجين (78٪) و 21٪ من الأكسجين. المياه التي «تتنفس» الأسماك تحتوي أيضا على الأكسجين، ولكن في تركيز أقل بكثير، أقل من 1٪. وبالإضافة إلى ذلك، وبما أن المياه أكثر كثافة 840 مرة من الهواء وأكثر لزجة 60 مرة، فإنه يتطلب المزيد من الجهد للأسماك «للتنفس» لاستخراج الأكسجين، أي حوالي 10٪ من الطاقة الأيضية. وبالمقارنة، لا تستخدم الحيوانات الأرضية سوى حوالي 2٪ من طاقتها الأيضية لاستخراج الأكسجين من الهواء. على سبيل المثال، تحتاج تراوت قوس قزح لنقل ما يقرب من 600 مل من الماء بعد الخياشيم في الدقيقة لكل كيلوغرام من الوزن، في حين أن الزواحف الأرضية مثل السلاحف تحتاج فقط إلى نقل 50 مل من الهواء دقيقة-1 كجم-1 . ونتيجة لذلك، على الرغم من أن خياشيم الأسماك فعالة جدا، فإن الحصول على ما يكفي من الأوكسجين من المياه المحيطة يمكن أن يكون صعبا وأحيانا يهدد الحياة.
الأسماك تلتقط الأوكسجين باستخدام خياشيمها التي هي على اتصال مباشر مع المياه المحيطة بها والتي هي فريسة سهلة للطفيليات والالتهابات البكتيرية. تبلغ المساحة الإجمالية للخياشيم حوالي 10 أضعاف مساحة سطح الجسم كله. و الخياشيم هامة أيضا في التبادل الأيوني (الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي) و القضاء على النفايات, مثل الأمونيا. وهكذا، تتبول الأسماك بشكل أساسي عبر خياشيمها وكذلك التنفس من خلالهم. للحصول على الأكسجين، يتم سحب الماء في تجويف الفم ثم يتم إغلاق الفم لإجبار الماء على الخروج من خلال اثنين من الأوركولا. تخلق حركة الضخ هذه تدفقًا أحادي الاتجاه للمياه، على عكس الاستنشاق والزفير من خلال نفس الفتحة في الثدييات الأرضية. بعض الأسماك، مثل أسماك القرش، يمكن أن تبقي فمها مفتوحا أثناء السباحة، مما يوفر على ما يبدو تدفقا كافيا من المياه فوق الخياشيم للتنفس بشكل طبيعي. إذا سمحت الدبابات الخاصة بك بذلك، يمكنك محاولة قياس تردد القلب من الأسماك الخاصة بك بشكل غير مباشر عن طريق حساب تردد التشغيل - الأوقات التي فتح أوركولا وإغلاقها خلال دقيقة واحدة. ويمكن استخدام هذا القياس كمؤشر غير مباشر لرفاه الحيوان لأن الأسماك المجهدة لها ترددات تشغيلية عالية.
معظم الأسماك لديها أربعة أقواس الخيشومية على كل جانب من الجسم (الشكل 2). يتكون كل قوس من قضيب عظمي أبيض يمتد من أعلى إلى أسفل (بطني ظهري) تنبع منه الخيوط الأولية على شكل حرف V في الاتجاه الذيلي. الشعيرات الأولية أو الصفائح الأولية حمراء لأنها مليئة بالدم. تحتوي كل صفيحة أولية على صفائح ثانوية تعبر عموديا وتحمل خلايا دم فردية لتسهيل تبادل الغازات (إطلاق ثاني أكسيد الكربون والتقاط O2 باستخدام الهيموغلوبين في خلايا الدم الحمراء). تدفق الدم يعمل ضد تدفق المياه، مما يزيد من كفاءته. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للأسماك فتح أو إغلاق مجموعة من خيوط الأولية لفضح المزيد من الصفائح الثانوية إلى الماء، مع أخذ نفسا أعمق بشكل فعال. بعد ملء مع الأكسجين تستمر خلايا الدم في التحرك من خلال الجسم عن طريق الشرايين.
*حقوق الطبع والنشر © شركاء مشروع Aqu @teach. Aqu @teach هي شراكة استراتيجية إيراسموس في التعليم العالي (2017-2020) بقيادة جامعة غرينتش، بالتعاون مع جامعة زيوريخ للعلوم التطبيقية (سويسرا)، والجامعة التقنية في مدريد (إسبانيا)، وجامعة ليوبليانا ومركز ناكلو التقني الحيوي (سلوفينيا) . *