طريقة تنفس الأسماك نوعان: الهواء والماء. نشأت هذه الاختلافات وتحسنت في عملية التطور ، تحت تأثير العوامل الخارجية المختلفة. إذا كان للأسماك نوع مائي فقط من التنفس ، فإن هذه العملية تتم بمساعدة جلدها وخياشيمها. في الأسماك من النوع الهوائي ، تتم عملية التنفس بمساعدة الأعضاء فوق الرئوية ، والمثانة الهوائية ، والأمعاء ومن خلال الجلد. أعضاء الجهاز التنفسي الرئيسية ، بالطبع ، هي الخياشيم ، والباقي مساعد. ومع ذلك ، فإن الأعضاء المساعدة أو الإضافية لا تلعب دائمًا دورًا ثانويًا ، وغالبًا ما تكون الأكثر أهمية.
أنواع مختلفة من تنفس الأسماك
للأسماك الغضروفية والعظمية هياكل مختلفة من أغطية الخياشيم. لذلك ، تحتوي الأجزاء الأولى على أقسام في فتحات الخياشيم ، مما يضمن فتح الخياشيم للخارج بفتحات منفصلة. هذه الحواجز مغطاة بخيوط خيشومية ، والتي بدورها مبطنة بشبكة من الأوعية الدموية. يظهر هذا الهيكل للأغطية الخيشومية بوضوح في مثال الأشعة وأسماك القرش.
في نفس الوقت ، في الأنواع العظمية ، يتم تقليل هذه الحواجز على أنها غير ضرورية ، لأن أغطية الخياشيم قابلة للحركة من تلقاء نفسها. تعمل الأقواس الخيشومية للأسماك كدعم ، حيث توجد الخيوط الخيشومية.
وظائف الخياشيم. أقواس الخيشومية
أهم وظيفة للخياشيم هي ، بالطبع ، تبادل الغازات. بمساعدتهم ، يتم امتصاص الأكسجين من الماء ، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) فيه. لكن قلة من الناس يعرفون أن الخياشيم تساعد الأسماك أيضًا في تبادل المواد الملحية بالماء. وهكذا ، بعد المعالجة ، يتم إطلاق اليوريا والأمونيا في البيئة ، يحدث تبادل الملح بين الماء وجسم الأسماك ، وهذا يتعلق بشكل أساسي بأيونات الصوديوم.
في عملية التطور والتعديل للمجموعات الفرعية للأسماك ، تم تغيير جهاز الخياشيم أيضًا. لذلك ، في الأسماك العظمية ، تبدو الخياشيم مثل الأسقلوب ، وتتكون في الغضروف من صفائح ، ولدى السيكلوستوم خياشيم على شكل كيس. اعتمادًا على هيكل الجهاز التنفسي ، تختلف أيضًا بنية ووظائف القوس الخيشومي للأسماك.
مبنى
توجد الخياشيم على جوانب التجاويف المقابلة للأسماك العظمية وهي محمية بأغطية. يتكون كل خيشوم من خمسة أقواس. تم تشكيل أربعة أقواس خيشومية بالكامل وأحدها بدائي. من الخارج ، يكون القوس الخيشومي محدبًا بشكل أكبر ؛ وتمتد الخيوط الخيشومية إلى جوانب الأقواس ، والتي تعتمد على الأشعة الغضروفية. تعمل الأقواس الخيشومية كدعم لربط البتلات ، والتي يتم تثبيتها عليها من خلال قاعدتها مع قاعدتها ، وتتباعد الحواف الحرة للداخل والخارج بزاوية حادة. يوجد على بتلات الخيشومية نفسها ما يسمى باللوحات الثانوية ، والتي توجد عبر البتلة (أو بتلات ، كما يطلق عليها أيضًا). يوجد عدد هائل من البتلات على الخياشيم ، ويمكن أن تتراوح من 14 إلى 35 لكل سمكة مختلفةملليمتر ، بارتفاع لا يزيد عن 200 ميكرون. إنها صغيرة جدًا لدرجة أن عرضها لا يصل حتى إلى 20 ميكرون.
الوظيفة الرئيسية لأقواس الخيشومية
تؤدي الأقواس الخيشومية للفقاريات وظيفة آلية الترشيح بمساعدة صانعات الخياشيم الموجودة على القوس الذي يواجه التجويف الفموي للأسماك. هذا يجعل من الممكن الاحتفاظ بالمواد الصلبة العالقة في عمود الماء والعديد من الكائنات الحية الدقيقة المغذية في الفم.
اعتمادًا على ما تأكله الأسماك ، فقد تغير أيضًا صانعو الخياشيم ؛ أنها تستند إلى لوحات العظام. لذلك ، إذا كانت السمكة من الحيوانات المفترسة ، فإن أسديةها تكون أقل تواترًا وتكون أقل ، وفي الأسماك التي تتغذى حصريًا على العوالق التي تعيش في عمود الماء ، تكون أسماك الخياشيم عالية وأكثر كثافة. في تلك الأسماك آكلة اللحوم ، تكون الأسدية في المنتصف بين الحيوانات المفترسة ومغذيات العوالق.
الدورة الدموية للدورة الرئوية
خياشيم الأسماك لها لون وردي فاتح بسبب كمية الدم الكبيرة المخصب بالأكسجين. هذا يرجع إلى عملية الدورة الدموية المكثفة. يتم جمع الدم الذي يحتاج إلى التخصيب بالأكسجين (الوريدي) من جسم السمكة بالكامل ويدخل الأقواس الخيشومية من خلال الشريان الأورطي البطني. يتفرع الشريان الأورطي البطني إلى شريانين قصبيين ، يليهما القوس الشرياني الخيشومي ، والذي ينقسم بدوره إلى عدد كبير من الشرايين البتلة ، التي تغلف الخيوط الخيشومية الموجودة على طول الحافة الداخلية للأشعة الغضروفية. لكن هذا ليس الحد الأقصى. تنقسم الشرايين البتلة نفسها إلى عدد كبير من الشعيرات الدموية التي تغلف الجزء الداخليوالجزء الخارجي من البتلات. قطر الشعيرات الدموية صغير جدًا لدرجة أنه يساوي حجم كريات الدم الحمراء نفسها ، التي تحمل الأكسجين عبر الدم. وبالتالي ، تعمل الأقواس الخيشومية كدعم للراكرز ، مما يوفر تبادل الغازات.
على الجانب الآخر من البتلات ، تندمج جميع الشرايين الهامشية في وعاء واحد يتدفق في الوريد الذي يحمل الدم ، والذي بدوره يمر في الشعب الهوائية ، ثم إلى الشريان الأورطي الظهري.
إذا نظرنا إلى الأقواس الخيشومية للأسماك بمزيد من التفصيل وقمنا بإجراء الفحص النسيجي ، فمن الأفضل دراسة المقطع الطولي. لذلك لن تكون الأسدية والبتلات فقط مرئية ، ولكن أيضًا الطيات التنفسية ، والتي تشكل حاجزًا بين البيئة المائية والدم.
هذه الطيات مبطنة بطبقة واحدة فقط من الظهارة ، وداخلها - شعيرات دموية مدعومة بخلايا بيلار (داعمة). حاجز الشعيرات الدموية وخلايا الجهاز التنفسي شديد التأثر بتأثيرات البيئة الخارجية. في حالة وجود شوائب من مواد سامة في الماء ، تنتفخ هذه الجدران ، ويحدث انفصال ، وتتسمك. هذا محفوف بعواقب وخيمة ، حيث يتم إعاقة عملية تبادل الغازات في الدم ، مما يؤدي في النهاية إلى نقص الأكسجة.
تبادل الغازات في الأسماك
تحصل الأسماك على الأكسجين من خلال التبادل السلبي للغازات. الشرط الرئيسي لإثراء الدم بالأكسجين هو التدفق المستمر للمياه في الخياشيم ، ولهذا من الضروري أن يحتفظ القوس الخيشومي والجهاز بأكمله بهيكله ، ثم لن تكون وظيفة الأقواس الخيشومية في الأسماك ضعف السمع. يجب أن يحافظ السطح المنتشر أيضًا على سلامتهالتخصيب السليم للهيموجلوبين بالأكسجين.
للتبادل السلبي للغازات ، يتحرك الدم في الشعيرات الدموية للأسماك في الاتجاه المعاكس لتدفق الدم في الخياشيم. تساهم هذه الميزة في الاستخراج شبه الكامل للأكسجين من الماء وإثراء الدم به. في بعض الأفراد ، يكون معدل تخصيب الدم بالنسبة لتكوين الأكسجين في الماء 80٪. يحدث تدفق الماء عبر الخياشيم بسبب ضخه عبر تجويف الخياشيم ، في حين أن الوظيفة الرئيسية تؤديها حركة جهاز الفم ، وكذلك أغطية الخياشيم.
ما الذي يحدد معدل تنفس الأسماك؟
نظرًا للسمات المميزة ، من الممكن حساب معدل التنفس للأسماك ، والذي يعتمد على حركة الأغطية الخيشومية. يؤثر تركيز الأكسجين في الماء ومحتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم على معدل تنفس الأسماك. علاوة على ذلك ، فإن هذه الحيوانات المائية أكثر حساسية لتركيز الأكسجين المنخفض من كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الدم. يتأثر معدل التنفس أيضًا بدرجة حرارة الماء ودرجة الحموضة والعديد من العوامل الأخرى.
للأسماك قدرة محددة على استخراج المواد الغريبة من سطح الأقواس الخيشومية ومن تجاويفها. هذه القدرة تسمى السعال. يتم تغطية أغطية الخياشيم بشكل دوري ، وبمساعدة الحركة العكسية للماء ، يتم غسل جميع المعلقات الموجودة على الخياشيم بواسطة تيار الماء. غالبًا ما يتم ملاحظة هذا المظهر في الأسماك إذا كانت المياه ملوثة بمواد معلقة أو مواد سامة.
وظائف الخيشومية الإضافية
بالإضافة إلى الخياشيم الرئيسية التنفسيةوظائف التنظيم والإخراج. الأسماك هي كائنات حية الأمونيا ، في الواقع ، مثل جميع الحيوانات التي تعيش في الماء. هذا يعني أن المنتج النهائي لتفكك النيتروجين الموجود في الجسم هو الأمونيا. بفضل الخياشيم يتم إفرازها من جسم الأسماك على شكل أيونات الأمونيوم أثناء تطهير الجسم. بالإضافة إلى الأكسجين ، تدخل الأملاح والمركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض وكذلك عدد كبير من الأيونات غير العضوية الموجودة في عمود الماء الدم من خلال الخياشيم نتيجة الانتشار السلبي. بالإضافة إلى الخياشيم ، يتم امتصاص هذه المواد باستخدام هياكل خاصة.
يتضمن هذا الرقم خلايا كلوريد معينة تؤدي وظيفة تنظيم تناضحي. إنهم قادرون على تحريك أيونات الكلوريد والصوديوم ، بينما يتحركون في الاتجاه المعاكس لتدرج انتشار كبير.
تعتمد حركة أيونات الكلوريد على موطن الأسماك. لذلك ، في أفراد المياه العذبة ، يتم نقل الأيونات أحادية التكافؤ بواسطة خلايا الكلوريد من الماء إلى الدم ، لتحل محل تلك التي فقدت نتيجة لعمل نظام الإخراج للأسماك. لكن في الأسماك البحرية ، تتم العملية في الاتجاه المعاكس: يحدث الإخراج من الدم إلى البيئة.
إذا زاد تركيز العناصر الكيميائية الضارة في الماء بشكل ملحوظ ، فقد تتأثر وظيفة التنظيم التناضحي المساعدة للخياشيم. نتيجة لذلك ، لا تدخل كمية المواد الضرورية إلى الدم ، ولكن بتركيز أعلى بكثير ، مما قد يؤثر سلبًا على حالة الحيوانات. هذه الخصوصية ليست كذلكدائما سلبية. لذا ، بمعرفة هذه الميزة للخياشيم ، يمكنك محاربة العديد من أمراض الأسماك عن طريق إدخال الأدوية واللقاحات مباشرة في الماء.
التنفس الجلدي للأسماك المختلفة
بالتأكيد كل الأسماك لديها القدرة على تنفس الجلد. هذا فقط إلى أي مدى تم تطويره - يعتمد على عدد كبير من العوامل: هذا هو العمر ، والظروف البيئية ، والعديد من العوامل الأخرى. لذلك ، إذا كانت السمكة تعيش في مياه جارية نظيفة ، فإن نسبة تنفس الجلد تكون ضئيلة وتصل إلى 2-10٪ فقط ، في حين أن وظيفة الجهاز التنفسي للجنين تتم حصريًا من خلال الجلد ، وكذلك نظام الأوعية الدموية. كيس المرارة.
التنفس المعوي
اعتمادًا على الموائل ، تتغير طريقة تنفس الأسماك. لذلك ، يتنفس سمك السلور الاستوائي وسمك لوش بنشاط من خلال الأمعاء. عند الابتلاع ، يدخل الهواء هناك وبالفعل بمساعدة شبكة كثيفة من الأوعية الدموية تخترق الدم. بدأت هذه الطريقة في التطور في الأسماك بسبب ظروف بيئية معينة. الماء في خزاناتهم ، بسبب ارتفاع درجات الحرارة ، يحتوي على تركيز منخفض من الأكسجين ، والذي يتفاقم بسبب العكارة وقلة التدفق. نتيجة للتحولات التطورية ، تعلمت الأسماك في مثل هذه الخزانات البقاء على قيد الحياة باستخدام الأكسجين من الهواء.
وظيفة إضافية لمثانة السباحة
تم تصميم swimbladder للتنظيم الهيدروستاتيكي. هذه هي وظيفتها الرئيسية. ومع ذلك ، في بعض أنواع الأسماك ، تتكيف مثانة السباحة للتنفس. يستخدم كخزان هواء
أنواع المبانيالمثانة السباحة
اعتمادًا على التركيب التشريحي لمثانة السباحة ، يتم تقسيم جميع أنواع الأسماك إلى:
- فقاعة مفتوحة ؛
- فقاعات مغلقة.
المجموعة الأولى هي الأكثر عددًا وهي المجموعة الرئيسية ، بينما مجموعة أسماك المثانة المغلقة صغيرة جدًا. وهي تشمل الفرخ ، والبوري ، والقد ، والشوكة ، إلخ. في أسماك المثانة المفتوحة ، كما يوحي الاسم ، تكون المثانة العائمة مفتوحة للتواصل مع مجرى الأمعاء الرئيسي ، بينما في أسماك المثانة المغلقة ، على التوالي ، ليست كذلك.
تحتوي Cyprinids أيضًا على هيكل محدد لمثانة السباحة. وهي مقسمة إلى حجرات خلفية وأمامية متصلة بقناة ضيقة وقصيرة. تتكون جدران الحجرة الأمامية للمثانة من قوقعتين ، خارجي وداخلي ، بينما الغرفة الخلفية تفتقر إلى غرفة خارجية.
تصطف مثانة السباحة بصف واحد من الظهارة الحرشفية ، وبعد ذلك يوجد صف من طبقة الأنسجة الضامة والعضلية والأوعية الدموية الرخوة. تحتوي مثانة السباحة على لمعان لؤلؤي خاص بها فقط ، والذي يتم توفيره بواسطة نسيج ضام كثيف خاص بهيكل ليفي. لضمان قوة الفقاعة من الخارج ، كلتا الغرفتين مغطاة بغشاء مصل مرن.
متاهة الجهاز
طور عدد قليل من الأسماك الاستوائية عضوًا معينًا مثل المتاهة والسبراجيل. تشمل هذه الأنواع الماكروبود ، والجورامي ، والكويريل ، ورؤوس الأفاعي. يمكن ملاحظة التكوينات في النموذجالتغييرات في البلعوم ، والذي يتحول إلى عضو فوق الرضفة ، أو يبرز تجويف الخياشيم (ما يسمى بعضو المتاهة). هدفهم الرئيسي هو القدرة على الحصول على الأكسجين من الهواء.
